Titel S. 30_ Zumtobel: Audi-Werk Gyor. Komponenten: Optiken_S.46 Projekt: Straßenbeleuchtung Mailand_S.36 Interview: Peter Fritz.

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1 Neue Technik & aktuelle Entwicklungen Ein Sonderheft der Titel S. 30_ Zumtobel: Audi-Werk Gyor neu Komponenten: Optiken_S.46 Projekt: Straßenbeleuchtung Mailand_S.36 Interview: Peter Fritz K45886_10 01 Mai 2015

2 FORUM Foto: Jordan-Luxar Reflektor-Renaissance Mit der LED ist in der Lichttechnik auch ein Wandel einhergegangen, was die Optik betrifft. Die Linse, die vorher nur in wenigen Anwendungen eingesetzt wurde, verteilt nun in vielen Leuchten das Licht der LED, die Technologie des Reflektors wurde anfangs oft völlig außer Acht gelassen. 50 lichtreport

3 FORUM LINKS: Aufbau eines Reflektors für eine LED-Leuchte als runder Segmentreflektor, Jordan-Luxar. Die Verwendung von Miro als Reflektormaterial erlaubt es, die LEDs komplett abzuschirmen und trotzdem eine effiziente Lichtlenkung zu schaffen. Gerade die ersten Leuchten, die auf LED-Basis entstanden sind, haben sich fast ausschließlich der Linse bedient, sodass man in den ersten Jahren fast versucht war, LED-Technologie mit Linsenoptik gleichzusetzen und bei Anwesenheit eines Aluminium-Reflektors herkömmliche Technologie zu vermuten. Doch das hat sich geändert. Zum einen ist es sehr sinnvoll, die lange Erfahrung, die man mit Lichtlenkung per Reflektor und den notwendigen Materialien dafür hat, auch für die LED-Technologie einzusetzen. Zum anderen gibt es viele Gründe in Bezug auf Sehkomfort und Lichtwirkung, die eingesetzte optische Technologie genau zu evaluieren. Das Allheilmittel für die Technologie gibt es in der Form nicht, nur die für die jeweilige Anwendung optimale Lösung. Und um die zu finden, muss man sich einiger Grundlagen bewusst sein. Das Problem der Blendung Ein zentrales Problem bei der Planung von Licht ist die Blendung. Sie tritt generell bei zu hohen Leuchtdichteunterschieden auf, ganz egal, ob diese nun durch helles Sonnenlicht, nicht abgeblendete Scheinwerfer im Auto oder falsch platzierte Büroleuchten auftritt. Bei der Blendung spielt die psychologische Komponente eine große Rolle. Jeder Mensch nimmt das Phänomen individuell wahr, mit fortschreitendem Alter steigt dazu die Blendungsempfindlichkeit weiter an. Mit dem UGR-Wert zur Blendungsbewertung ist ein gut rechenbares Verfahren etabliert, mit dem man beispielsweise das Blendungspotenzial eines Bildschirmarbeitsplatzes gut evaluieren kann. Neben den Leuchten an sich berücksichtigt das Verfahren auch die Umgebungsleuchtdichte, sodass der ungünstige Kontrast zwischen Leuchte und dunkler Decke berücksichtigt wird und zu einem schlechteren Wert führt als bei einer hellen Decke. Was das Verfahren jedoch nicht berücksichtigt, ist das Auftreten von Punkt-Leuchtdichten, wie sie durch Linsenoptiken auftreten. Hier wird ein Mittelwert für die Leuchte gebildet, sodass zwar individuell Blendung wahrgenommen werden könnte, die Leuchte an sich aber im Raster der Norm liegt. Als das Verfahren entstand, wurden Linsenoptiken so gut wie nicht eingesetzt. Um hier zu besseren Ergebnissen zur Bewertung der Blendung zu kommen, hat Philips Research eine Studie zur Blendungswahrnehmung in Büroräumen durchgeführt, die im Journal of Environmental Psychology veröffentlicht wurde (Vol. 39/2014, S. 5 13). Hierzu wurden in Europa, Asien und den USA Nutzer befragt, ob sie eine Leuchte mit homogener Lichtaustrittsfläche, eine mit relativ großen Spots oder kleinen Spots bevorzugen. Hier wurde in allen Gruppen die homogene Lichtaustrittsfläche präferiert. Als zweites Szenario wurde abgefragt, wie ein Rahmen bei der Leuchte in Bezug auf die Blendungswahrnehmung beurteilt wird etwas, das bei herkömmlichen Leuchten oft als Deckenaufhellung um die Leuchte bezeichnet wird, homogen große Lichtpunkte in LED-Leuchten aber eher zusätzlich nachgebildet werden müsste. Hier standen vier verschiedene Szenarien von keinem Rahmen bis zu einer fast homogenen Gesamtfläche zur Verfügung. Hier gab es die größte Akzeptanz bei einem ganz leicht aufgehellten Rahmen um den eigentlichen Lichtaustritt. Um Leuchten zu bauen, die diese Ergebnisse umsetzen, kann man sich der Reflektortechnik bedienen, die mit matten oder semi-matten Oberflächen im Stande ist, die hohen Punktleuchtdichten der LED aufzulösen. Gleichzeitig kann auch das etwas aufgehellte Umfeld geschaffen werden, das die eigentliche Lichtquelle idealerweise umgibt. Die hocheffizienten Reflektormaterialien, die etwa mit Miro oder Miro Silver von Alanod zur Verfügung stehen, bieten eine nahezu vollständige Reflexion des Lichts, was zu einer exakten und fast verlustfreien Lichtlenkung führt. Erste Leuchten, die sich dieser Ergebnisse bedienen, sind bereits am Markt angekündigt oder in der Entwicklung. Einfach eine diffuse Scheibe vor die LED-Lichtquelle zu setzen, die durch unterschiedliche Dicke oder Bedruckung gleichzeitig den hier abgefragten Effekt erzielen würde, ist allerdings etwas zu kurz gesprungen wie der folgende Absatz zeigt. Die in der Studie von Philips Research abgefragten Leuchtenbilder: Einmal wurde der Blick in eine homogen erleuchtete Lichtaustrittsfläche im Unterschied zu einer mit Spots abgefragt, in der zweiten Abfrage ging es um eine Lichtaustrittsfläche mit umgebendem leuchtenden Rahmen. kleine Lichtpunkte kein Rahmen minimaler Rahmen mittlerer Rahmen homogen lichtreport 51

4 Maßstab Lichtqualität Die Lichttechnik hat schon vor Erscheinen der LED auf dem Markt ein hohes Maß an Komfort für den Nutzer ermöglicht. Gerade in der Innenbeleuchtung ist mit ausgefeilten Lichtverteilungen, guter Lichtqualität und passender Lichtmenge sehr effizient mit Licht umgegangen worden jedenfalls hat der Markt die Möglichkeiten bereitgestellt. Bei der LED hatte man gerade in den ersten Jahren oft den Eindruck, dass es in der Qualität ein paar Schritte zurückging, denn Lichtmenge und Lichtqualität waren noch verbesserungswürdig, und bei der Lichtverteilung war anstatt der optimalen Batwing-Verteilung oft nur die Kugel unter der Leuchte im Diagramm zu sehen. Nun kommt es bei der Lichtplanung ja nicht darauf an, nur eine gewisse Menge an Licht in den Raum zu bringen, sondern das auch noch an die richtige Stelle. Da muss sich die LED mit den effizienten etablierten Technologien messen lassen, auch wenn sie weniger Energie für die Lichtmenge aufwendet. Heute ist die Frage der Lichtqualität nicht mehr so im Vordergrund, da die LED inzwischen in Bezug auf Farbwiedergabe oder Lichtfarbe mithalten kann, sodass es nun auch wieder um eine kontrollierte Lichtverteilung geht. Um das Licht kontrolliert in den Raum zu führen, kann man sich auch wieder der Reflektortechnik bedienen, die die Punktlichtquelle LED außerhalb des Sichtfeldes verbirgt und das Licht bei Verwendung hochwertiger Materialien effizient auf die Sehaufgabe bringt. Inzwischen sieht man einige Leuchten im Markt, die sich bekannter Reflektorgeometrien für die LED bedienen. Vom Sehkomfort her ist dieses Vorgehen ebenfalls vorteilhaft, da gerichtetes Licht entsteht, das Schattigkeit erzeugt und damit die Ergonomie am Arbeitsplatz verbessert. Nur eine direkte Beleuchtung ermöglicht eine gute Wahrnehmung von Kontrasten und Farbigkeit. Hier ist der Reflektor auch im Vorteil gegenüber vielen Lösungen mit Lichtleitern, in die Licht aus LEDs eingekoppelt wird, um die Blendung zu minimieren. Bei der Auskopplung wird das Licht mehr oder weniger diffus abgestrahlt. Ebenso ist es mit Abdeckungen über LED-Panels, die ebenfalls die Blendung verringern, aber das Licht auch diffus machen. Die Arbeit etwa an einer Tastatur ist an einem total diffus beleuchteten Arbeitsplatz wenig fruchtbar. Daran ändert auch nicht, EFFICIENT dass die Fläche, wie oben erwähnt, beim Nutzer in der Blendungsbewertung gut ankommt. LED TECHNOLOGY individuelle Faktor auch wieder stark ausgeprägt. Entgegenkommende Autos Licht auf der Straße mit kleinen, hochleistungsfähigen Bei der Straßenbeleuchtung ist die richtige Lichtverteilung ein bestimmendes normgerecht entblendet, lösen aber Xenon- oder LED-Scheinwerferm sind Thema. Durch die Effizienz der LED individuell auch Blendung aus. Auch bei wurde das Thema What anfangs do we weit know in den about normgerecht glare? entblendeten Straßenleuchten treten in der individuellen Betrach- Hintergrund gerückt Glare sensitivity eine depends ähnliche on Entwicklung wie bei der Innenbeleuchtung. tung Blendungseffekte auf, oft auch people s age Inzwischen sind 80sogar Empfehlungen nur unbewusst, wenn man direkt unter für die kommunalen Verantwortlichen einer Leuchte im Straßenverkehr wartet 60 constant age entstanden, auf was bei einer Straßenbeleuchtung zu achten ist, um dieser wird. Threshold So muss Increment man (TI), auch hier wieder die und dann im Augenwinkel geblendet 40 acc. to DIN EN : Tendenz entgegenzuwirken. 20 Es gibt Situation sehen, um die optimale Lösung age 4 constant (age) = 9,86 x 1+ leider genügend Beispiele, bei denen zu finden. 66,4 0 aufgrund kaum vorhandener Lichtlenkung die Beleuchtung nur energetisch ger den Nutzer als den Lieferanten der Ein zusätzlicher Aspekt betrifft weni age günstiger als vorher ist. Das Licht ist in Leuchte. Fällt mal eine LED aus, ist das diesen Negativbeispielen aber de facto bei einer Linsenleuchte oft direkt sichtbar, da eine der Linsen dunkel bleibt. nicht effizient, How da es can kaum glare die Sehaufga- be reduced? Die be beleuchtet, sondern irgendwo anders ungewünschte Schwerpunkte setzt. Ähnlich wie in der Bürobeleuchtung gibt es auch für Straßenleuchten bereits ausgefeilte, sehr effizient arbeitende Reflektorleuchten, die das Licht genau dorthin lenken, wo es benötigt wird. Die ersten LED-Leuchten waren aber wieder hauptsächlich linsenbasiert. Diese können ebenfalls gute Lichtverteilungen erreichen, nur sind auch hier wie im Innenraum die Punktleuchtdichten höher als die in Reflektoren. In der Außenbeleuchtung ist der glare constant (age) By enhancing the surrounding luminance* Traditionelle Leuchte Traditional luminaire Lampe und Reflektor lamp and reflector Blick Look into die the luminaire Leuchte LED und Linse LED and lens Look Blick into the die luminaire Leuchte * derived from the UGR (DIN 12464, part 1): Abbildung: Alanod UNTEN: Der Unterschied bei der L Lichtlenkung 2 (mean luminance mit Reflektor of the luminaire) oder Linse zeigt sich im Bild der 2 Leuchte selbst. Während die Reflektorleuchte L B surrounding wie eine luminance Fläche wahrgenommen wird, erscheinen die Linsen als einzelne Punkte. 52 lichtreport

5 GRUNDLAGEN_AUFLAGE_5_Cover_neu_Umschlag :58 Seite 1 GRUNDLAGEN DER LICHTERZEUGUNG von der Glühlampe bis zu LED, OLED und Laser Lichtverteilung ist dann zwar meist noch gleich, aber für den Betreiber wird die dunkle Stelle ein Reklamationsgrund. In der Reflektorleuchte fällt das nicht auf, erst bei einem gravierenden Problem würden solche Fehler sichtbar. Der Autor Dr. habil. Roland Heinz unterrichtet seit 2001 als Gastprofessor an der Technischen Universität in Graz. Er leitete von die Philips Lighting Academy und ist seit Anfang 2014 als Bereichsleiter bei PTS in München tätig. Kontakt: rolandheinz@gmx.net ISBN Roland Heinz Grundlagen der Lichterzeugung LAMPEN LEISTUNGSREDUKTION LED OLED LASER Biologische Wirkung von Licht Das Thema der biologischen Wirksamkeit von Licht ist einer der Schwerpunkte, mit denen sich die Forschung zurzeit intensiv beschäftigt (s. dazu auch die Beiträge im Buch LED 2014, S. 43). Die Entdeckung der Ganglienzellen mit ihrem direkten Zugang zur inneren Uhr des Menschen hat dazu geführt, dass die Anforderungen an Licht insgesamt neu durchdacht werden. Erste Ergebnisse gibt es, die zum Beispiel die Richtungsabhängigkeit des Lichts für eine biologische Wirkung zeigen. Da die Ganglienzellen im unteren Bereich des Augapfels sitzen, ist das Licht optimal wirksam, das aus einem Winkel von 45 bis 90 einfällt das entspricht der in der Regel von schräg oben einfallenden Sonneneinstrahlung. Da die Zahl der Ganglienzellen im Auge relativ klein ist, wird der Lichteinfall umso wirksamer, je größer die Fläche ist, von der aus das Licht abgegeben wird. Eine Punktlichtquelle, die durch die Hornhaut wieder auf die Lichtrezeptoren gebündelt wird, kann zwar gesehen werden, erreicht aber nur sehr wenige der biologisch wirksamen Ganglienzellen. Versuchsaufbauten in Forschungsprojekten bedienen sich daher Leuchten mit großen leuchtenden Flächen, was durch die Reflektortechnologie wiederum gut darstellbar ist. Will man Licht für eine biologische Wirksamkeit planen, sind einige grundlegende Parameter anders zu bewerten vieles ist noch im Forschungsstadium. Wichtig ist es aber auch hier, neben der biologischen Wirksamkeit auch ergonomische Aspekte zu berücksichtigen, um zu einer passenden gesamten Planungslösung zu kommen. OBEN: Die Leuchte Linic von Wila ist als Reflektorleuchte aufgebaut die LEDs mit einer hocheffizienten Remote-Phosphor-Lösung von Intematix strahlen in den Reflektor ab und werden über ein Raster entblendet. Fazit An den gezeigten Beispielen wird deutlich, dass die neue Lichttechnologie LED die Reflektortechnologie nicht obsolet gemacht hat, sondern sich im Gegenteil ihre Vorteile gut zunutze machen kann. Die Hightech-Materialien, die hier zur Verfügung stehen, z.b. aus dem Hause Alanod, lassen viele optische Probleme erst gar nicht entstehen und ermöglichen neue, zukunftsweisende Lösungen. Apropos Zukunft, ein großer Vorteil der Reflektoren ist die Alterungsbeständigkeit. Ein Leuchtenreflektor ist spätestens nach einer Begegnung mit dem feuchten Lappen wieder bei der ursprünglichen Effizienz und sollte die Lebensdauer einer LED zumindest erreichen, wenn nicht deutlich übertreffen. Markus Helle 5. erweiterte Auflage Roland Heinz Dieses Buch richtet sich an alle professionellen Lichtanwender die ein tief greifendes Interesse an modernen Leuchtmitteln, LEDs und OLEDs haben. Ein anschauliches Verständnis steht dabei im Vordergrund. Taschenbuch mit ca. 160 Seiten und zahlreichen farbigen Abbildungen. B E S T E L L - C O U P O N Hiermit bestelle ich Exemplar(e) Grundlagen der Lichterzeugung für 36,90 plus 4,95 Versandkostenanteil (Preise inkl. MwSt.). Firma Grundlagen der Lichterzeugung von der Glühlampe zum Laser Ansprechpartner Straße/Postfach Land/PLZ/Ort Dr. Roland Heinz Erweiterte und aktualisierte 5. Auflage Tel.: Fax: Datum/Unterschrift 36,90 Bestellfax: oder bestellen Sie bequem über: