Ralph E. Brügger. Leiter Vertrieb & Marketing Dipl. El. Ing. FH/ Wirtschaftsing. STV. Elevite AG Fegistrasse 9 CH-8957 Spreitenbach

Transkript

1 Ralph E. Brügger Leiter Vertrieb & Marketing Dipl. El. Ing. FH/ Wirtschaftsing. STV Elevite AG Fegistrasse 9 CH-8957 Spreitenbach Tel. +41 (0) Fax +41 (0) Der Sehprozess Der Sehprozess ist ein Zusammenspiel zwischen den Informationen die über das Auge aufgenommen werden und dem was unser Gehirn daraus macht. Physische Stufe: Millionen von lichtempfindlichen Zellen (Photorezeptoren) leiten die gesehenen Informationen ans Gehirn weiter. Es gibt Stäbchen für das Hell-Dunkel-Sehen und Zäpfchen für das Farb-Sehen. Die Zapfen sind Rot-, Grün- und Blau-empfindlich (RGB). Psychische Stufe: Im Gehirn werden die Informationen Ausgewertet. Erkennen, Erfahrung, Detaile, Bewegung etc. 1

2 Der Sehprozess Was das Hirn alles kann! Einfach drauflos lesen, auch wenn es auf den ersten Blick komisch ausschaut! Afugrnud enier Sduite an enier Elingshcen Unvirestiät ist es eagl, in wlehcer Rienhnelfoge die Bcuhtsbaen in eniem Wrot sethen, das enizg wcihitge dbaei ist, dsas der estre und lzete Bcuhtsbae am rcihgiten Paltz snid. Der Rset knan ttolaer Bölsdinn sien, und du knasnt es torztedm onhe Porbelme lseen. Das ghet dseahlb, wiel wir nchit Bcuhtsbae für Bcuhtsbae enizlen lseen, snodren Wröetr als Gnaezs. Der Sehprozess Untersuchungen haben gezeigt, dass kleine Kinder dieses "intime" Paar nicht erkennen können, weil sie ihr Gehirn (Gedächtnis) nicht mit solch einer Szene verbinden können. Was Kinder sehen sind neun Delphine! 2

3 Der Sehprozess Welche der blauen Kugeln ist grösser? Der Sehprozess Sind die roten Linien parallel? 3

4 Der Sehprozess Spiralen oder Kreise? Der Sehprozess 4

5 Licht und Strahlung Licht ist Unsichtbar! Licht ist nicht direkt sichtbar, wir sehen nur Licht -Reflektionen. Eine Lichtquelle muss alle Farben erzeugen die wir sehen wollen. Je mehr Farben in der Lampe erzeugt werden, desto besser wird die Farbwiedergabequalität. 5

6 Licht und Strahlung Natel Radio Netzspannung Röntgen Licht und Strahlung Wirkungen von Licht: ausbleichen beleuchten verschönerung wärmen vitaminbildung signalisieren sicherheit trocknen Chlorophyllbildung kleben härten bräunen pflanzenwachstum anregen von Chemischen Prozessen 6

7 Licht ist notwendig 80% der Informationen aus unserer Umwelt erreichen uns über das Auge 25% des menschlichen Energiehaushaltes wird für den Sehprozess verwendet Licht schafft humane Lebensbedingungen am Arbeitsplatz und zu Hause Licht bringt Sicherheit Unterschiedliches Empfinden Die Forscher von Philips fanden heraus, dass bei der Beleuchtung nicht nur die Lichteffekte an sich, sondern auch die richtige Farbtönung des Lichts den Kunden in eine positive Stimmung bringen. Wir wissen zum Beispiel, dass Asiaten eine bläulich-weißliche Beleuchtung bevorzugen, während Europäer sich eher bei warmen Farben wie Gelb oder Orange wohlfühlen, 7

8 Lichtbedarf & Lebensalter Ältere Menschen benötigen für die gleiche Sehaufgabe mehr Licht als jüngere. % LB % 183% 20 J. 60 J. 122% Der Unterschied an Lichtbedarf vermindert sich jedoch mit steigender Beleuchtungsstärke lx 300lx 900lx E Ein hohes Beleuchtungsniveau schafft für alle Arbeitskräfte gleichwertige Arbeitsbedingungen. Lampe / Leuchte Lampe: Leuchte: 8

9 Lichtquellen Temperaturstrahler Gasentladung Lumineszenz Sonne Blitz Glühwürmchen natürliche Lichtquellen künstliche Lichtquellen Glühlampen Halogen- Glühlampen Quecksilber-Hochdruck-Lampen Halogen-Metalldampf-Lampen Natriumdampf-Lampen Leuchtdiode Quecksilber-Hochdruck-Lampen (mit Leuchtstoff) Mischlicht-Lampen Lichtquellen - Geschichte Die Öllampe ist die älteste bekannte Lampe für Beleuchtungszwecke. Sie ist gut Jahre alt. Die Entwicklung ging weiter über Kerzen und Gaslampen hin zu unserer noch heute bekannten Glühlampe. Bereits im Oktober 1879 gelang es Edison im Experiment eine Lampe mit 40 Stunden Lebensdauer zu bauen begann Gerard Philips mit der industriellen Herstellung von Kohlefadenglühlampen. 9

10 Lichtquellen Temperaturstrahler (Glüh- und Halogenlampen): Immer noch das selbe Prinzip wie bei Edison 1879 aber anstelle eines Kohlefadens wird ein Wolframdraht mit einer hohen Schmelztemperatur von C verwendet. Temperaturstrahler sind sehr ineffizient: 5% Licht / 95% Wärme In einer Glühlampe wird ein Glühfaden (Glühwendel) durch den Stromfluss so stark erhitzt, dass er glüht und thermische Strahlung emittiert. Damit keine Verbrennung (Sauerstoff) entsteht, herrscht im Glaskolben (Birne) ein Vakuum. Zusätzlich wird Stickstoff und ein Hilfsgas (z.b. Argon) eingefüllt, um die Lichterzeugung zu erhöhen. Lichtquellen Wendel Wolframteilchen Halogene Verbindung Wolfram + Halogen < 1400 C > 1400 C Glas-Kolben Der Wolfram / Halogen Kreisprozess: 90%Wärme / 10% Licht Vom Glühwendel dampfen Wolfram- Partikel ab. Diese schwächen den Wendel bis er bricht. Damit ist die Lampe defekt. In der warmen Lampe entsteht eine thermische Eigenkonvektion. Durch den Zusatz von Halogenen (Jod oder Brom) werden die Wolfram- Teilchen gebunden (bei ca C) und können zurück zum Wendel transportiert werden. Bei Temperaturen über C zerfallen die Verbindungen wieder und die Halogene binden neue Wolframteilchen. 10

11 Lichtquellen Entladungslampen: Der Lichtbogen (Plasma) wird durch Gase aus Metalldämpfen gebildet: Quecksilber, Natrium, Xenon, Krypton, Neon, Metall-Halogene etc. Bei Entladungslampen wird zwischen zwei Elektroden ein Lichtbogen (Blitz) erzeugt. Dieser Lichtbogen erzeugt Hauptsächlich unsichtbare UV-Strahlung. Mit Beschichtungen auf dem Lampenglas wird diese UV-Strahlung in sichtbare Strahlung umgesetzt. Für den Betrieb einer Entladungslampe wird immer ein Vorschaltgerät benötigt. Lichtquellen Entladungslampen: Hochdruck-Entladungslampen (HID) Natriumdampflampen Quecksilberdampflampen Metallhalogenlampen Xenonentladungslampen Neonentladungslampen Niederdruck-Entladungslampen SOX-Niederdrucklampen Fluoreszenzröhren Kompacktleuchtstofflampen Energiesparlampen 11

12 Lichtquellen Lumineszenz: Die Light Emmiting Diode Halbleiter Chip Lichtquellen Lumineszenz: Effizienz bei der Umwandlung von Elektrizität in farbiges Licht ist ca. 10 mal höher! sehr stossfest, unempfindlich gegenüber mechanischer Beschädigung kompakt, kleine Abmessungen Lebensdauer > Stunden (mehr als 10 Jahre ununterbrochener Betrieb!) zum Vergleich: Glühlampe ca Stunden LEDs ersetzen mehr und mehr die Glühlampe 12

13 Lichttechnik - Begriffe Lichttechnik - Begriffe Wichtigste Eigenschaften zur Lampenwahl Lichtfarbe (Kelvin) Tc Farbwiedergabequalität Ra Lichtstrom/Lichtstärke lm/cd Lichtausbeute lm/w Mittlere Lebensdauer (Stunden) Std. Nutzlebensdauer (lm/std.) Std. Zuverlässigkeit % 13

14 Lichtfarbe Die Lichtfarbe einer Lampe wird charakterisiert mit dem Begriff der Farbtemperatur, angegeben mit der Temperatur-Masseinheit Kelvin. Farbwiedergabe (Ra) Zur Bewertung der Farbwiedergabeeigenschaft von Lampen dient der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra. Der theoretische Maximalwert ist 100. Je niedriger der Farbwiedergabeindex, desto schlechter ist die Farbwiedergabeeigenschaft einer Lampe. 14

15 Lichtstrom Augenempfindlichkeit Relatives Helligkeitsempfinden Wellenlänge Tagsehen: Optimal bei 555nm Grün im Übergang zu Gelb (Adaption an die Natur) Lichtstrom Der Lichtstrom (Lumen; Im) ist die von einer Lichtquelle in alle Richtungen ausgestrahlte und nach der international festgelegten Augenempfindlichkeit bewertete Strahlungsleistung. 15

16 Lichtstärke Der in eine bestimmte Richtung abgestrahlte Lichtstrom wird mit Lichtstärke (Candela; cd) bezeichnet. Die Lichtstärke dient zur Charakterisierung der Lichtausstrahlung von Leuchten und Reflektorlampen. Beleuchtungsstärke Die Beleuchtungsstärke (Lux; lx) gibt an, wieviel Licht auf eine Flächeneinheit fällt. Die für die künstliche Beleuchtung erforderlichen Beleuchtungsstärken sind in DIN- Normblättern angegeben. Lux ist der einzige direkt messbare Lichtwert (Luxmeter) 16

17 Leuchtdichte Die Leuchtdichte (cd/m2) ist ein Mass für den Helligkeitseindruck einer selbstleuchtenden Lichtquelle oder einer beleuchteten Fläche. Die Lichtausbeute als Mass für Energieeffizienz lm/w Natrium Niederdrucklampen 150 Natrium Hochdrucklampen Leuchtstofflampen Metallhalogenlampen Kompaktleuchtstofflampen Quecksilber-Hochdrucklampen Halogenlampen QL 0 Glühlampen

18 TL-D Lampenlebensdauer - Abhängig von Schaltzyklen und Vorschaltgeräten Betriebsdauer (Std. x 1000) HF-P, HF-R Warmstart HF-Kaltstart konventionell / / / /0.30 Dauerbetrieb Std.ein/Std.aus Mittlere Lebensdauer: Typische Werte unter Norm-Bedingungen Lebensdauer Leuchtstofflampen MASTER TLD/80 TLD Xtra TLD Xtreme Ausfall Philips TL-D Philips TL-D Xtra Philips TL-D Xtreme Lebensdauer (Stunden) 18

19 Mittlere Lebensdauer und Ausfallkurve Der Begriff Lebensdauer sagt nicht viel aus. Präziser sind hingegen Angaben wie: Lampenausfälle 5% Ausfallrate 10% Ausfallrate Mittlere Lebensdauer 50%-Ausfallrate Brennstunden Mittlere Lebensdauer Dauer bis zum Ausfall von 50 % aller eingesetzten Lampen Ist eine Lampe für Brennstunden konstruiert, sollte sie dies unter normalen Betriebsbedingungen auch ungefähr erreichen oder gar überschreiten. Eine kürzere Lebensdauer ist die unvermeidliche Folge wenn eine Lampe unter bestimmten Bedingungen betrieben wird, wie z.b.: - Überspannung - Zu hohe Umgebungstemperatur - Vibrationen, Erschütterungen oder gar Stöße 19

20 Mittlere Lebensdauer 100 Zuverlässige Lampen: Wenig Frühausf hausfälle Flache Ausfallkurve funktionsfähige Lampen in % y' y x z y y' y 50 0 x z Brennstunden Ideale theoretische Ausfallkurve nicht ideale theoretische Ausfallkurve Ausfallkurve Zeitpunkt Gruppenersatz (Nutzlebensdauer) Mittlere Lebensdauer Die Nutzlebensdauer Die Nutzlebensdauer ist eine zusammengesetzte Größe, die den Zeitpunkt beschreibt, nachdem eine Lichtanlage, bedingt durch Lampenausfälle und Lichtstromrückgang der noch brennenden Lampen noch 80% Lichtstrom liefert. Nutzlebensdauer: Überlebensrate x Restlichtstrom Hinweis: Lebensdauerangaben ohne Spezifizierung der Betriebsgeräte und der Schalthäufigkeit sind bei Entladungslampen nicht aussagekräftig. Die Nutzlebensdauer ist vielfach beim 10% Ausfallpunkt erreicht. 20

21 Wirtschaftlichkeit Privat / Semiprofessionell / Professionell Durchschnittliche Betriebsdauer pro Tag: Privater Heimbereich Semiprof, gewerbliche Anwender Professionelles Gewerbe 3-4 Stunden 7-10 Stunden Stunden Private haben andere Anforderungen (Einstellungen) an Lampen und die Beleuchtung als gewerbliche Kunden. Wirtschaftlichkeit Allen Recht getan Die meisten Manager streben beim Kauf neuer Beleuchtung nach einer Kombination aus niedrigen Betriebskosten und optimaler Leistung. Gleichzeitig wird auch auf Raumatmosphäre und dekorative Wirkung Wert gelegt, da diese Teil der Ausstrahlung des Unternehmens als Ganzes sind. Und zum Schluss berücksichtigen Facility-Manager die Umweltaspekte. Manchen Facility-Managern geht es allein um die Funktion, andere haben ganz spezielle Wünsche. 21

22 Wirtschaftlichkeit Zählt nur die Funktionalität? t? (1/3) Bei der Beleuchtung kommt es natürlich in der Hauptsache auf deren eigentliche Funktion an, nämlich für Licht zu sorgen. Daneben gibt es aber auch andere Aspekte, die sich ebenfalls auf Ihr Unternehmen auswirken. Helligkeit und Farbtemperatur des Lichtes sind wichtige Faktoren, wenn es darum geht, eine angenehme Atmosphäre für die Beschäftigten oder für Besucher zu schaffen. Eine ausgeglichene Atmosphäre vermittelt (potenziellen) Kunden einen positiven Eindruck und hebt das Image Ihres gesamten Unternehmens. Wirtschaftlichkeit Zählt nur die Funktionalität? t? (2/3) Neben der Atmosphäre sorgen hochwertige Lampen und Vorschaltgeräte auch für mehr Ruhe und Harmonie in Ihren Büros: Der Einfluss unerwünschter oder unnatürlicher Nebeneffekte ist nicht zu unterschätzen. HF-Vorschaltgeräte vermeiden unangenehmes Flimmern und Blenden. Lampen mit guter Farbwiedergabe geben die Farben und Formen genauer und natürlicher wieder. 22

23 Wirtschaftlichkeit Zählt nur die Funktionalität? t? (3/3) Die Wahl der richtigen Lampe hängt nicht nur von deren Wiedergabeleistung ab, sondern auch von der Farbe des abgegebenen Lichtes selbst. Dabei spielt die Psychologie genauso eine Rolle wie Ästhetik und die Frage, was als natürlich empfunden wird. Die Farbe kühles Tageslicht schafft eine angenehme, offene und erfrischende Atmosphäre, wirkt optischer Ermüdung entgegen und erhöht die Aufmerksamkeit und Konzentration. Wirtschaftlichkeit Licht und Produktivität t (1/2) In den letzten zwei Jahrzehnten hat die medizinische Wissenschaft immer wieder auf die Auswirkungen einer qualitativ hochwertigen Beleuchtung hingewiesen. Eine ansprechende Gestaltung der Arbeitsumgebung kann auf die Menschen stimulierend wirken. Hierbei spielt das Licht eine wichtige Rolle. Besseres Licht wirkt sich positiv auf die Leistung (schnellere Ausführung von Aufgaben, weniger Fehler) sowie die Sicherheit, die Unfallrate, die Anzahl der Fehlstunden, die Gesundheit und das allgemeine Wohlbefinden aus. In der Metallindustrie beispielsweise kann durch eine gute Beleuchtung die Produktivität um etwa 8% gesteigert werden. 23

24 Wirtschaftlichkeit Licht und Produktivität t (2/2) Die richtige Beleuchtung hängt jedoch auch von den individuellen Anforderungen ab: > Niedrigere Wartungskosten > Geringere Energiekosten > Angenehmere Atmosphäre > Erhöhte Produktivität und Sicherheit Wirtschaftlichkeitsfaktoren von Lichtquellen Wirkungsgrad - Lichtausbeute - Lichtromrückgang Lebensdauer - Mittlere Lebensdauer - Ausfallkurve Betriebssystem - Konv. Vorschaltgeräte - Elektr. Vorschaltgeräte Betriebsart - Schalthäufigkeit - Dimmen Preis - Lampe - Betriebssystem 24

25 Kostenfaktoren in prof. Beleuchtungsanlagen Betriebskosten Energietarif Betriebsdauer Lampenpreis Lampenersatz Entsorgung Lampen Kleinmaterial (Starter) Reinigung Leuchten Installationskosten Leuchten/Lampen Installation Kapitalkosten Abschreibung Zins Wirtschaftlichkeit Lampen, die Energie sparen. Bei der Frage, ob eine Lampe energiesparend ist, sind zwei Faktoren zu berücksichtigen: die Lichtqualität und der Stromverbrauch. Manche Lampen verbrauchen mehr Strom als andere, ohne dabei unbedingt ein weißeres oder helleres Licht abzugeben. Wenn Sie Ihre bisherigen Lampen zum Beispiel durch neuere Generationen von Lampen ersetzen, können Sie: mehr Licht schaffen bei gleichen oder geringeren Kosten die bisherige Lichtstärke mit weniger Lampen erreichen. 25

26 Wirtschaftlichkeit Lampen, die Energie sparen. Das bedeutet, dass Sie die laufenden Ausgaben für Ihre Raumbeleuchtung deutlich senken können. Mit neueren Lampengenerationen z.b. könnten Sie: Ihre Stromrechnung deutlich senken die Betriebskosten der Klimaanlage durch geringere Wärmeabgabe senken Ihre Einsparungen für gewinnträchtige Investitionen in Ihr Unternehmen einsetzen. Wirtschaftlichkeit Lampen, die Energie sparen. Neben energiesparenden Lampen bieten auch Dimmer und intelligente Lichtsteuersysteme eine Möglichkeit zur Senkung des Verbrauchs. In Bereichen, in denen nicht ständig Licht benötigt wird, können die Leuchten über Bewegungsmelder eingeschaltet werden, damit die Lampen nicht unnötig brennen. Mit Kontrollsystemen zur Überwachung eines konstanten Lichtstroms lässt sich die Wirtschaftlichkeit Ihrer Beleuchtungsanlage deutlich steigern! 26

27 Wirtschaftlichkeit Lang haltbare und zuverlässige Lampen, die Betriebsstörungen rungen vermeiden. (1/2) Weitere Faktoren, die für die Wirtschaftlichkeit Ihrer Beleuchtungsanlage eine Rolle spielen, sind natürlich die Lebensdauer und der störungsfreie Betrieb Ihrer Lampen. Je länger eine energiesparende Lampe hält, desto größer der Sparvorteil insgesamt. Das gilt besonders für Lampen, die durch eine verbesserte Lichttechnik bis zum Ende ihrer Lebensdauer ein gleich bleibendes Licht abstrahlen. Wirtschaftlichkeit Lang haltbare und zuverlässige Lampen, die Betriebsstörungen rungen vermeiden. (2/2) Diese langlebigen, verlässlichen Lampen bieten Ihnen folgende Vorteile: Vorausplanung und Begrenzung der Instandhaltungskosten weniger Störungen und Instandhaltungsprobleme weniger umfangreiches Beleuchtungssystem geringere Personalkosten für die Instandhaltung minimale Arbeitsunterbrechungen, insbesondere bei Gruppenwechsel der Lampen. 27

28 Wirtschaftlichkeit Was bedeutet zuverl zuverlässig und langlebig Je zuverlässiger Ihre Lampen, desto geringer und zugleich planbarer sind Ihre Instandhaltungskosten. Lampen mit einer hohen Verlässlichkeit über die gesamte Lebensdauer, ermöglichen einen gruppenweisen Austausch zum optimalen Zeitpunkt: Gruppenwechsel Wenn eine Ausfallrate von 10% erreicht ist. Ein gruppenweiser Austausch der Lampen bedeutet weniger Ärger, begrenzte Kosten und keine Arbeitsunterbrechungen. Der Austausch nur einzelner Lampen (punktueller Austausch) kann insgesamt bis zu fünf Mal teurer sein! Wirtschaftlichkeit Verringern Sie die Betriebskosten Ihrer Beleuchtungsanlagen um bis zu 50%! (1/2) Die reibungslose Funktion von Beleuchtungsanlagen wird meist nur indirekt wahrgenommen und als selbstverständlich betrachtet. Und das, obwohl in vielen Fällen 10-30% der gesamten Betriebskosten eines Gebäudes durch Licht verursacht werden. Wenn beim Ausfall einer Lampe diese jeweils einzeln ausgetauscht wird, verursacht das hohe Personalkosten und ständige Betriebsstörungen. Eine oft unbeachtete Methode zur Kosteneinsparung ist die Umstellung vom Einzel- auf einen Gruppenwechsel. 28

29 Wirtschaftlichkeit Verringern Sie die Betriebskosten Ihrer Beleuchtungsanlagen um bis zu 50%! (2/2) Gleichzeitig können durch einen Gruppenwechsel Störungen im Betriebsablauf auf ein Minimum reduziert werden. Die kostenoptimierte Durchführung der Gruppenwechsel erfordert jedoch einen hohen Koordinationsaufwand. So entstehen hohe Beleuchtungskosten: Einzel- statt Gruppenwechsel von Lampen Fehlende Planung der Leuchtmittel-Wechselzyklen Wahl falscher Leuchtmittel Wirtschaftlichkeit Kenngrössen - Gesamtbetriebskosten Die Gesamtbetriebskosten einer Beleuchtungsanlage hängen von drei Faktoren ab: > Lampenkosten pro Jahr = Anfänglicher Kaufpreis einer Lampe X Anzahl der Betriebsstunden pro Jahr / Lebensdauer der Lampe > Energiekosten pro Jahr = Preis pro kwh (CHF 0.20) X Wattleistung der Lampe X Anzahl der Betriebsstunden pro Jahr > Kosten für f r den Lampentausch pro Jahr = Wartungskosten für den Austausch einer Lampe X Betriebszeit der Lampen im Jahr / Gruppenwechselintervall 29

30 Nachhaltigkeit Lampen, die recycelbar sind und zum Umweltschutz beitragen. Achten Sie beim Einsatz Ihrer Leuchtmittel auf diese beim Umweltschutz wichtigsten Leitaspekte; niedrigerer Energieverbrauch verbesserte Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer Reduzierung der Schadstoffmengen (z.b. Quecksilber und Blei) geringeres Gewicht und kompaktere Bauweise umweltfreundliche Verpackungen recyclingfähige Materialien. Besten Dank 30