»LICHTBLICKE«Geschichte, Gegenwart und Zukunft der Beleuchtung

Transkript

1 »LICHTBLICKE«Geschichte, Gegenwart und Zukunft der Beleuchtung

2 VORBEMERKUNG Licht bestimmt unser Leben. Ohne künstliches Licht ist unsere Gesellschaft nicht denkbar. Wesentliche Teile unseres Arbeitslebens und vor allem unserer Freizeit finden unter künstlichem Licht statt. Mit diesem Programm wollen wir einen kurzen Überblick über die Geschichte und Gegenwart unserer Beleuchtungsmittel geben. Außerdem werfen wir einen Blick in die gar nicht so ferne Zukunft. BEDIENUNG Das Programm läuft auf jedem Gerät, das MP -Dateien abspielen kann, sei es ein Ipod, ein MP -Player oder ein Mobiltelefon. Wenn Ihr Abspielgerät Fotos parallel zum Audio zeigen kann, werden Sie Bilder und Grafiken auch auf Ihrem Display finden. Auf anderen Abspielgeräten funktioniert die Anwendung wie eine Radiosendung, ein Podcast. Sie können das Programm an jeder Stelle unterbrechen, dort später wieder aufnehmen oder ein anderes Thema anwählen. FUNKTION DES BEGLEITHEFTS Dieses Begleitheft ersetzt nicht das Programm. Vielmehr liefert es zusätzliche Materialien, insbesondere Zahlen, Grafiken und Tabellen, die sich auf den meisten mobilen Abspielgeräten nur unzureichend darstellen lassen. Außerdem finden Sie Hinweise auf die Standorte mancher Exponate in den Ausstellungen des Hauses. Einige Objekte wie z. B. die Edison-Lampe lagern zurzeit in den Depots des Deutschen Museums und sind gegenwärtig noch nicht für die Öffentlichkeit zugänglich. Zu manchen der besprochenen Themen liegen mehr, zu anderen weniger ergänzende Informationen vor. FÖRDERUNG Das Programm konnte dank der Förderung des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Gesundheit realisiert werden. INHALT DES PROGRAMMS Geschichte der Beleuchtungsmittel Sonne Feuer Glaszylinder-Lampe Gasbeleuchtung Elektrisches Licht Gegenwart der Beleuchtungsmittel Einleitung Beleuchtungsklassen Glühlampe Halogen-Glühlampe Leuchtstoffröhren Energie-Sparlampen LED-Beleuchtungen Zeitplan für Umstellung Zukunft der Beleuchtungsmittel OLED Quantum-Lichtpunkte QD-OLED Bildnachweis Deutsches Museum Osram: mitte, unten links,, oben, mitte, 8 mitte, unten, 0 unten

3 GESCHICHTE DER BELEUCHTUNGSMITTEL DIE SONNE Grundriss der Ausstellung Astronomie,. OG Standort Modell der Sonne Modell der Sonne, Ausstellung Astronomie,. OG DAS FEUER Grundriss der Ausstellung Keramik,. OG Standort Diorama Römische Töpferwerkstatt, Ausstellung Keramik,. OG GASBELEUCHTUNG Saal Grundriss der Ausstellung Werkzeugmaschinen, Saal, EG Historischer Werkzeugmaschinensaal, Ausstellung Werkzeugmaschinen, EG

4 GEGENWART DER BELEUCHTUNGSMITTEL Auf Licht entfallen in Deutschland zwei Prozent der jährlichen Nutzenergie. Nutzenergie Deutschland ENERGIEEFFIZIENZ- KLASSEN Lichtausbeute mit Energieklassen für die verschiedenen Lampentechnologien (Stand Energieklassen 008) bei 000 lm / Energy classes with 000 lm LED Halogenmetalldampflampe Hochdrucklampe (Natriumdampf) Hochdrucklampe (Quecksilber) Kompaktleuchtstofflampe Leuchtstofflampe 7 IRC-Halogenglühlampe 8 Halogenglühlampe (Niedervolt) 9 Halogenglühlampe (Hochvolt) 0 Glühlampe 0 Lichtausbeute in lm/w / Luminous efficacy in lm/w GLÜHLAMPE Aufbau einer Glühlampe 7 8 Glaskolben Wolfram-Glühwendel Stromzuführung Stromzuführung (Dumet-Teil) Sockelstein Gasfüllung 7 Haltedrähte aus Molybdän 8 Pumpstengel 9 Schraubsockel 0 Kontaktplättchen Wirkungsgrad einer Glühlampe 9 0 Eine Glühfadenlampe nutzt nur % der Energie für Licht und setzt sie in 0 Lumen/Watt um. Zu 9% entsteht ungenutzte Wärme.

5 HALOGEN- GLÜHLAMPE Aufbau einer Halogenglühlampe Quarzglaskolben Füllgas Wolfram-Wendel Molybdän-Folien Kontaktstifte Vakuumdichte Molybdän- Folieneinschmelzung Wirkungsweise einer Halogen-Metalldampflampe Hg Quecksilber Me Metalle Hal Halogene Hg Mercury Me Metals Hal Halogens Außenkolben Entladungsgefäß Zündgerät Vorschaltgerät Molybdän-Folien Versorgungsspannung LEUCHTSTOFF- RÖHREN Leuchtstoffröhren sind Gasentladungslampen. Sie nutzen bis zu 8 0 % der Energie für Licht, der Rest entweicht als Wärme. Aufbau einer Leuchtstofflampe Eingerollter Rohrglaskolben Kolben beschlämmt mit Leuchtstoff Tellerrohr, Pumprohr und Stromzuführung Gestell aus einem Teller mit eingeschmolzenen Stromzuführungen und Pumprohr Gestell mit Wendel Gestell mit Kappe 7 Fertiges Gestell 8 Verschmolzener Lampenkolben mit Gestell und Pumprohr 9 Gepumpte und abgeschmolzene Lampe für Sockelmontage 0 Fertige Leuchtstofflampe

6 Wirkungsweise einer Leuchtstofflampe 7 Glasröhre Leuchtstoff Elektrodenwendel Elektronen UV-Strahlung Quecksilberatom 7 Sichtbares Licht 8 Leuchtstoff 9 Schutzschicht 0 Glaswand KOMPAKT- LEUCHTSTOFF- LAMPE (ENERGIE- SPARLAMPE) Aufbau einer Kompaktleuchtstofflampe mit Schraubsockel (ohne Leuchtstoffbeschichtung) Glasentladungsbogen Verbindungsstelle der beiden Entladungsschenkel Elektrodenwendel Integriertes elektronisches Vorschaltgerät Schraubsockel Kompakt-Leuchtstofflampen sind eine Sonderform der Leuchtstoffröhren und damit ebenfalls Gasentladungslampen. Sie nutzen bis zu % der Energie für Licht und erzeugen mehr als 0 Lumen/Watt.

7 7 TABELLE LICHTSTROM- VERGLEICH Lichtstromvergleich (Lumen und Watt) ESL* mit Glaskolben ESL* ohne Glaskolben Glühlampe Lumen Watt Watt Watt CO kg/jahr ESL mit Glaskolben ESL ohne Glaskolben Glühlampe ,9,8 9,9 00 0,,, ,7, 7, ,7,7, 00 0,0,7 8,7 TABELLE FARB- TEMPERATUREN *ESL : Energiesparlampe Je tiefer der Wert, umso wärmer die Farbe. Lampentypen und Anwendungsfelder: Warmweiß (<00 K): Wohnung, große Büroräume, Gaststätten Neutralweiß (00 00 K): Schulen, Büros, Werkstätten, Ausstellungsräume Tageslicht (>00 K): Tageslichtersatz in geschlossenen Räumen und für technische Anwendungen FARB- BEZEICHNUNGEN UND LICHTAUSBEUTE: Tageslicht-Weiß (Daylight) Kalt-Weiß (Cool White) Weiß (White) Warm-Weiß (Warm White) Interna 8 W 80 W 8 W 80 W 87 W

8 8 LICHT- EMITTIERENDE DIODE (LED) Deutscher Zukunftspreis 007: Der Chip mit dem eingebauten Spiegel Leuchtdioden erobern unseren Alltag Grundriss der Ausstellung Zukunftspreis, EG Aufbau einer LED Einbettung/Linse Bonddraht Anodenanschluss (langes Bein) Napf mit LED-Kristall Abflachung (Kathodenseite) Der Wirkungsgrad einer LED hängt vom jeweiligen Vorschaltgerät ab und von der Farbe oder dem Farbspektrum und ab, das die Diode abdeckt. Er liegt zumeist zwischen 70 % bis 90 % bzw. 0 Lumen/Watt bis 90 Lumen/Watt. Funktionsweise einer LED Anode (+) Bonddraht Weiß- oder farbigtransparenter Epoxy-Kunststoff Lichtstrahlung LED-Chip Metallrahmen 7 Kathode ( ) 7 WELLENLÄNGEN MONOCHROMER LEDS (λ =Wellenlänge) Rot 0< λ <70 Orange 90< λ <0 Gelb 70< λ <90 Grün 00< λ <70 Blau 0< λ <00 Violett 00< λ <0

9 9 SPEKTRUM - GLÜHFADENLAMPE - ESLD - LED Keine Lampe deckt das Tageslicht-Spektrum der Sonne ab. Emissionsleistung ENERGIESPARLAMPE Wellenlänge in Nanometer LED Emissionsleistung Wellenlänge in Nanometer

10 0 AUGEN- EMPFINDLICHKEIT Empfindlichkeit Augenempfindlichkeit: Max. bei ca. 0 nm Das Auge ist besonders aufnahmefähig im Bereich im 0 nm (gelbgrün) ZEITPLAN FÜR DIE UMSTELLUNG AUF ENERGIEEFFIZIENTE BELEUCHTUNG Mattierte Lampen müssen seit. September 009 Energieeffizienzklasse A erreichen. Das schafft zurzeit nur ein Teil der als»energiesparlampen«bekannten Kompaktleuchtstofflampen und der LED-Lampen. Für klare Lampen gilt der folgende Stufenplan: Seit : 00 W Seit : 7 W Ab : 0 W Ab : < 0 W der Effizienzklassen D, E, F und G. Vorschaltgeräte (Trafos) bei Halogen-, LED-Lampen müssen den Klassen A oder B entsprechen. ZUKUNFT DER BELEUCHTUNGSMITTEL OLED Aufbau einer OLED Glasabdeckung Kathode Lichtemittierender Kunststoff Leitfähiger Kunststoff Transparente Anode Glas 7 Licht 8 Stromfluss 8 7