Prof. Dr.-Ing. e.h. Klaus Daniels. 5 Lichttechnik

Transkript

1 5 Lichttechnik

2 Maß für die Lichtleistung, die von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird. Grundbegriffe Lichtstrom (Lumen) 5-01

3 Verhältnis von Lichtstrom und elektrischer Leistung einer Lampe. Die Lichtausbeute beschreibt den Wirkungsgrad eines Leuchtmittels. Halogenlampe Halogenlampe Leuchtstofflampe Leuchtstofflampe 20 lm/w 20 lm/ 100 lm/w 100 lm/ Der Wertebereich liegt zwischen ca. 20 lm/w für Glühlampen und ca.100 lm/w für Entladungslampen Entladungslampe Entladungslampe 100 lm/w 100 lm/ Grundbegriffe Lichtausbeute (Lumen/Watt) 5-02

4 Maß für die Lichtleistung, die in eine definierte Richtung abgestrahlt wird. Die Einheit entsprach ursprünglich der Lichtstärke einer Kerze. Grundbegriffe Lichtstärke (Candela) 5-03

5 Die mittlere Beleuchtungsstärke ist das Verhältnis von Lichtstrom auf einer Fläche und Flächengröße. Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx) (lm/m ) In den USA findet sich häufig die Einheit Footcandle (fc) (lm/ft ) Grundbegriffe Beleuchtungsstärke (Lux) 5-04

6 Beleuchtungsstärke in einem Punkt Punktbeleuchtungsstärke berechnet sich aus der Lichtstärke und dem Abstand von der Lichtquelle (Photometrisches Abstandsgesetz) Grundbegriffe Beleuchtungsstärke (Lux) 5-05

7 Orientierungswerte für Beleuchtungsstärken: E (Lux) (lx) Vollmond 0,1 lx Kerze in 1m Abstand 1 lx Glühlampe (100W) in 1m Abstand 100 lx Arbeitsplatzbeleuchtung bis zu lx Bedeckter Himmel lx Klarer Himmel lx Grundbegriffe Beleuchtungsstärke (Lux) 5-06

8 Leuchtdichte einer Lichtquelle. Verhältnis von Lichtstärke und projizierter Flächengröße. Leuchtdichte ist ein Maß für die Helligkeit einer Lichtquelle Beispiel: Leuchtdichte einer 100W Glühlampe mit 60mm Durchmesser: I = 100 cd Ap = 0,003 m L = cd/m Die Lichtstärke einer Lichtquelle nimmt mit der Leuchtdichte L und der Fläche Ap zu. Grundbegriffe Leuchtdichte (Cd/m 2 ) 5-07

9 Leuchtdichte einer beleuchteten Fläche. Für gestreute Reflexion: L proportional der Beleuchtungsstärke und dem Reflexionsgrad. Für gestreute Transmission: L proportional der Beleuchtungsstärke und dem Transmissionsgrad. Grundbegriffe Leuchtdichte (Cd/m 2 ) 5-08

10 Sehleistung nimmt mit der Beleuchtungsstärke nicht linear zu. Kurve 1: einfache Sehaufgabe Kurve 2: schwierige Sehaufgabe Kurve 3: elektrische Leistung nimmt mit der Beleuchtungsstärke linear zu Entwurfskriterien Sehleistung 5-09

11 Entwurfskriterien Wahrnehmung 5-10

12 SITECO Lampen Glühlampen 5-11

13 SITECO Lampen Leuchtstofflampen 5-12

14 SITECO Lampen Hochdrucklampen 5-13

15 Lampen LED 5-14

16 Lampentyp A QT T TC HIT HST LED Eigenschaften Elektrische Leistung (Watt) Lichtausbeute (lm / W) < 150 < 500 < 80 < 80 < 400 < 400 < 20 < 15 < 25 < 100 < 80 < 100 < 150 < 100 Lampenlebensdauer Dimmbarkeit Lichtfarbe ww ww ww nw tw ww nw tw ww nw tw ww ww nw tw farbig Farbwiedergabe (100 = max.) Ra < 90 <90 < 90 < 90 < 80 Brillanz Lampentypen, Eigenschaften 5-15

17 Das lichttechnische System beruht auf einer definierten spektralen Hellempfindungskurve des Auges V (λ) im Bereich von 380 nm bis 780 nm. SITECO Der Lichtstrom einer Strahlung berechnet sich aus dem spektralen Strahlungsverlauf mit Hilfe der Hellempfindungskurve und dem Maximum des Strahlungsäquivalents Km bei 555 nm. Licht und Farbe 5-16

18 SITECO CIE-Farbtafel mit - Spektralfarbenzug von 380nm bis 780nm - Weißpunkt E - Farbtonbereich 1 Blau 2 Cyan 3 Grün 4 Gelbgrün 5 Gelb 6 Orange 7 Rot 8 Magenta Farben gleichen Farbtons liegen auf Geraden durch den Weißpunkt. Die Sättigung nimmt mit zunehmendem Abstand vom Weißpunkt zu. Licht und Farbe 5-17

19 Leuchten 5-18

20 Montagearten: Deckeneinbau Deckenaufbau Pendel Wandeinbau Wandaufbau Ausleger SITECO Bodeneinbau Bodenaufbau Poller Mast Leuchten Montage 5-19

21 kompakt kompakt linear flächig symmetrische Lichtverteilung SITECO asymmetrische Lichtverteilung Richtbarkeit Leuchten Geometrie 5-20

22 Aus der Lichtstärkeverteilungskurve LVK leiten sich ab: 1 Abblendwinkel 2 Ausstrahlungswinkel (Lichtstärke- Halbwertswinkel) Richtung und Größe des Ausstrahlungswinkels bestimmen die Lichtverteilung. Beispiel: symmetrisch 90º SITECO Leuchten Lichtverteilung 5-21

23 Axialsymmetrisch Asymmetrisch eng Asymmetrisch breit Freistrahlend Leuchten Lichtverteilung 5-22

24 1 Deckeneinbau T, linear, symmetrisch breit 2 Deckeneinbau, TC, linear, asymmetrisch eng 3 Deckeneinbau, QT, kompakt, asymmetrisch breit 4 Stromschienen- Aufbau, HIT, kompakt, symmetrisch eng 5 Deckenaufbau, QT, kompakt, asymmetrisch breit 6 Wandeinbau, TC, kompakt, freistrahlend Leuchten Entwurfsmerkmale 5-23

25 Beleuchtungsarten: 1 direkt 2 direkt / indirekt 3 indirekt 4 sekundär sekundär (Werfertechnik) 2 5 SITECO Anwendungstechniken Innenraum Allgemein

26 Beleuchtungsarten: 1 Wandflutung 2 Deckenflutung 3, 4 Perimeterbe leuchtung Anwendungstechniken Innenraum Fluter 5-25

27 Beleuchtungsarten: 1 Strahlerbeleuchtung 2 Fluterbeleuchtung 1 2 Anwendungstechniken Innenraum Akzent 5-26

28 Beleuchtungsarten: 1 Bodenleuchte 2 Wandleuchte 1 2 Anwendungstechniken Innenraum Orientierung 5-27

29 Direkte Allgemeinbeleuchtung mit Deckeneinbauleuchte Sekundäre Allgemeinbeleuchtung mit Spiegelwerfertechnik SITECO AnwendungstechnikenAußenraum Allgemein 5-28

30 Wandflutung mit - Deckeneinbauleuchte - Bodeneinbauleuchte Bodenflutung mit - Wandeinbauleuchte - Pollerleuchte SITECO AnwendungstechnikenAußenraum Fluter 5-29

31 Akzentbeleuchtung mit Bodeneinbau-Richtstrahlern AnwendungstechnikenAußenraum Akzent 5-30

32 Lichttechnik (Tageslicht) Entwurfskriterien 5-31

33 Lichttechnik (Tageslicht) Typische Tageslichtsituationen: Himmelzustand klar bewölkt bedeckt Sommer: Beleuchtungsstärke E(lx) Bestrahlungsstärke S (W/m ) Winter: Beleuchtungsstärke E(lx) Bestrahlungsstärke S (W/m ) Mittlere Lichtausbeute Tageslicht Kunstlicht 100 Lumen/Watt (lm/w) 20 (lm/w) Glühlampe 100 (lm/w) Leuchtstofflampe Mit Tageslicht wird pro 1 W/m eine Beleuchtungsstärke von 100lx erzeugt. Bestrahlungsstärke Beleuchtungsstärke 5-32

34 Lichttechnik (Tageslicht) Nur bei bedecktem Himmel: K ennzeichnung der Innenbeleuchtungsstärke Ei zu Außenbe leuchtungsstärke Ea. D = Ei / Ea 100% D ist für jeden Raumpunkt eine Konstante. Beispiel: D = 3 % für Ea = lx : Ei = 300 lx Tageslichtquotient 5-33

35 Lichttechnik (Tageslicht) Typischer Verlauf von D für Seitenlicht. Forderung für Arbeitsstätten: D > 1 % Typischer Verlauf von D für Oberlicht. Forderung für Arbeitsstätten: D > 4% Dmin / Dmax > 0.5 D nimmt mit der Größe der Fensterfläche angenähert proportional zu. Tageslichtquotient 5-34

36 Lichttechnik (Tageslicht) Einfluss von Fensterelementen auf den Verlauf des Tageslichtquotienten. Ohne Fensterelement Kragelement Lichtschwert Außenblende, starr Tageslichtquotient 5-35

37 Lichttechnik (Tageslicht) Maximale Höhe des Sonnenstandes für die geographische Breite 50º (Frühjahr/Herbst, Sommer, Winter) Ebenen der Sonnenbahn für die geographische Breite 50º (Frühjahr/Herbst, Sommer, Winter) Sonnenstand 5-36

38 Lichttechnik (Tageslicht) N W O Polares Sonnenstands-diagramm für die geographische Breite 48º S Uhrzeit Hˆ henwinkel Sonnenstand 5-37

39 Lichttechnik (Tageslicht) Grundriss Konstruktion der Besonnungszeitfläche mit Hilfe des Sonnenstandsdiagramms für einen Punkt P im Innenraum (geograph. Breite 48º): Schnitt Fensterhöhe in SW- Richtung: 50º Fensterhöhe in W- Richtung: 35º Besonnung Verschattung 5-38

40 Lichttechnik (Tageslicht) Fensterhöhe in SW- Richtung: 50º Fensterhöhe in W- Richtung: 35º Besonnung Verschattung 5-39

41 Lichttechnik (Tageslicht) Besonnung Verschattung 5-40

42 Lichttechnik (Tageslicht) Tageslichtsysteme 5-41

43 Lichttechnik (Tageslicht) Tageslichtsysteme 5-42

44 Lichttechnik (Tageslicht) Anwendungstechnik 5-43

45 Lichttechnik (Tageslicht) Anwendungstechnik 5-44

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