Effiziente Beleuchtung

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1 Effiziente Beleuchtung Vom Sinn und Unsinn beim Stromsparen mit Licht + LED - Erleuchtung oder Verblendung Energiekonferenz , HWKLeipzig, BTZ Borsdorf, Steinweg 3 Dipl.-Ing. Gunter Winkler Deutsche Lichttechnische Gesellschaft, LiTG, Vorsitzender der Bezirksgruppe Dresden Energie für Beleuchtung Worüber reden wir? Primärenergie

2 aber : - es geht um Elektroenergie( Strom ) (Anteil für künstliche Beleuchtung 19%) -Erzeugungswirkungsgrade Primärenergie Strom 30 40% -Verbrauchswirkungsgrade Strom Licht (5) 30% -Verbrauch in Spitzenzeiten Was ist Licht? LICHT ist der Teil des elektromagnetischen Spektrums, den das menschliche Auge wahrnimmt. Dasheißt zum Beispiel auch : Die lichttechnischen Maßeinheiten Lumen, Lux, Candela sind keine rein physikalischen, sondern physiologisch bewertete, also nur auf den Menschen bezogene Größen.

3 Lichtspektren Tageslicht Glühlampe Natriumdampf- Niederdrucklampe 3,0x10-5 with outcoupling foil w/o outcoupling foil 2,5x10-5 P eff : 38 lm/w cc: 0,426/0,435 CRI: 89,7 Intensity (a.u.) 2,0x10-5 1,5x10-5 1,0x10-5 5,0x10-6 0, Wavelength (nm) 0,9 0,8 Leuchtstofflampe LED (2012) relative emission 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, wavelength [nm] OLED (2012) Seite 6

4 LICHTQUELLEN = LEUCHTMITTEL = LAMPEN Leuchtmittel Glühlampen Festkörperlichtquellen Entladungslampen Standard Halogen- Glühlampen Leuchtstofflampen Sonstige Entladungslampen LED OLED

5 Lichtausbeute ηla = Lichtstrom Φ (Lumen) lm elektr. Leistung P (Watt) W ηlb bei gleicher LVK(!) = abgestrahlter Lichtstrom Φ (Lumen) Summe der Lampenlichtströme (Lumen) LichtstärkeVerteilungsKurven

6 ηraum je nach Geometrie des Raumes und je nach Reflexionsgraden im Raum unter Einbeziehung der vorgenannten Wirkungsgrade von Lampen und Leuchten ergibt sich: Installierte lt. Leistung P (Watt) Raumfläche A (m²) sinnvoll: normiert auf 100 Lux, also Watt je m²und 100 Lux W/m²x 100lx

7 macht weder eine Lampe, noch eine Leuchte Je nach Zweck (Ziel) der Beleuchtung müssen die richtigen Lampen und Leuchten in der richtigen Anzahl und Anordnung in einem farblich sinnvoll gestalteten Raum richtig geplant, installiert, betrieben und gewartet werden. 7 Gütekriterien dienen der Bewertung:

8 Die Geschichte der künstlichen Lichterzeugung 1. Temperaturstrahler, Feuer, (Öllampe,Kerze, ) 2. elektrischer Temperaturstrahler 3. Gasentladung (mit Fluoreszens) 4. Halbleiterdiode LED (mit Fluoreszens) und OLED Weiße LED RGB Prinzip weiß durch RGB-Addition Konversionsprinzip weiß durch blau + Leuchtstoff Blue Peak Green Peak Red Peak Phosphor Emission Combined Spectrum Blue LED Spectrum (nm) (nm)

9 LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 1. wenn kleine Leistungsgrößen effizient sein sollen (Anzeigedisplays, Effekt- und Werbebeleuchtung ) Alle herkömmlichen Lichtquellen sind bei <10 Watt oder gar <1 Watt sehr unwirtschaftlich oder technisch nicht möglich. Leuchtkästen, Leuchtschilder u.ä.mussten bisher größere Abmessungen haben (vor allem Tiefe) und das erzeugte Licht musste unwirtschaftlich reduziert werden. LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 2. wenn die Wärmestrahlung herkömmlicher Lampen stört (Museum, Medizin ) Museumsgutwird bei LED-Beleuchtung weder durch UV-Strahlung, noch durch Infrarot - (= Wärme-) Strahlung belastet. Das Gleiche ist bei medizinischen Operationen von großer Bedeutung.

10 LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 3. wenn die verlustarme Reflexion, Ausrichtung und Bündelung des Lichtes besonders nützlich ist (Anstrahlung, Effektbeleuchtg., Straßenbeleuchtung ) Das punktförmige Licht der LED kann mit geringem optischen Aufwand ausgerichtet werden. LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 4. wenn Farbmischungen einfach zu realisieren sind (Effektbeleuchtung, Medizin) LED-Leuchten können aus einer sehr großen Anzahl kleinerer Leistungsgrößen bestehen. Dadurch können fast beliebige Farbveränderungen durch differenziertes Dimmen erreicht werden

11 LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 5. wenn häufig geschaltet oder gedimmt werden soll (bedarfsgesteuerte Straßen-, Wege-oder Flurbeleuchtungen) LED haben beim Einschalten keine Anlaufverzögerungen, keine Nachteile durch häufiges Schalten und es sind die einzigen Lichtquellen, die im gedimmten Zustand effizienter werden, d.h. die Lichtausbeute in Lumen pro Watt wird sogar besser. LED neue Eigenschaften neue Möglichkeiten 6. wenn die hohe Lebensdauer eine deutliche Senkung der Wartungskosten ermöglicht (Straßenbeleuchtung, Produktionshallen) Die höhere Lebensdauer der LED ist einer der bekanntesten Vorteile, leider gibt es zu dieser Frage auch sehr viele z.t. unseriöse Übertreibungen. Tatsächlich fehlt hierzu noch entsprechende Standardisierung und keine genaue Definition hinsichtlich Ausfallquote, Alterung u.s.w.