Messbericht Leuchtmittel EnergyWorld

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1 Messbericht Leuchtmittel EnergyWorld Verfasser: Hochschule Luzern

2 Inhaltsverzeichnis 1. Ausgangslage Zusammenfassung der Resultate Auszumessende Leuchtmittel Leistungsaufnahme Strom, Spannung und Leistung mit Oszilloskop gemessen Oszilloskop Messungen konventionelle Leuchtmittel Oszilloskop Messungen EnergyWorld Leuchtmittel: Kommentar zu EnergyWorld 3W Leuchtmittel Kommentar zu EnergyWorld 5.2 W Leuchtmitteln Messresultate Spannungs- Strom und Leistungsmessung mit dem Oszilloskop: Messresultate Spannungs,- Strom, Leistungs- und Power Faktor Messung mit Multimeter Abweichungen Messung Oszilloskop zu Multimeter Resultate: Leistungen und Power Faktor der EnergyWorld Leuchtmittel Kommentar zur Leistungsaufnahme Kommentar zum Leistungsfaktor Messung des Emissions-Spektrum, der ähnlichsten Farbtemperatur und des Farbwiedergabeindex Spektren der halogen Leuchtmittel Spektren der EnergyWorld Leuchtmittel Messresultate Plausibilisierung der Messung Kommentar Messung der Messung der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) der Halogenleuchtmittel Kommentar Messung der Messung der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) der EnergyWorld Leuchtmittel Farbwiedergabe Ra und R Eichung der Ulbrichtkugel zur Lichtstrommessung für die Vergleichsmessung Messaufbau Messresultate Glühlampen und Halogenlampen Eichung der Ulbrichtkugel Zusammenhang zwischen gemessener Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel und den Lichtstrom Zusammenhang zwischen gemessener Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel und der Leistung von Glühlampen Kommentar zu den Halogenleuchtmitteln Vergleich EnergyWorld Leuchtmittel mit Glühlampen Messdaten und Berechnete Werte für Lichtstrom und äquivalente Glühlampenleistung Temperatur Messung Schlussbemerkungen...27 pn_13919.docm, 30. September

3 1. Ausgangslage Die Firma EnergyWorld GmbH will einen Vergleichstest zwischen herkömmlichen Glühbirnen und LCC Leuchtmitteln machen. Das Kompetenzzenter Effiziente Energiesysteme (CC IIEE) der Hochschule Luzern kann folgende Messungen für einen Vergleich anbieten: Aufgenommene elektrische Leistung Vergleich Lichtstrom mit Glühbirne (relativ, nicht absolut) Ähnlichste Farbtemperatur Allgemeiner Farbwiedergabeindex (Ra), Farbwiedergabeindex für intensives Rot (R9) Elektrischer Leistungsfaktor Mit diesen Messungen kann ein Vergleich mit einer Glühlampe gemacht werden. Was wir nicht anbieten können Messung der Lichtverteilungskurve (LVK) Absoluter Lichtstrom Die Messresultate und der Vergleich werden in einen Dokument festgehalten. Dieses Messprotokoll erhält der Kunde. pn_13919.docm 2

4 2. Zusammenfassung der Resultate Herstellerbezeichnung Kürzel Leistung [W] Power Faktor EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt Leistung Die klaren EnergyWorld W Leuchtmittel verbrauchen 2.5W bzw. 2.2W Leistung. Die matte 3W Lampe nur 1.8W. Damit liegen sie tiefer als auf der Packung angeben. Die klaren 5.2W EnergyWorld Leuchtmittel brauchen 4.4 bzw. 4.7W. Die matte Version 3.8W. Auch diese liegen klar unter der Angabe der Verpackung. Es fällt auf, dass die matten Versionen deutlich weniger Leistung aufnehmen als die klaren Versionen. Power Faktor Der Leistungsfaktor der 3W Version ist um die Bei den 5W Versionen um 0.7. Ideal wäre 1 wie bei den Glühlampen Abbildung 1: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 2.3 A matt EnergyWorld 5.2W Abbildung 2: Spektrum von 2.1 A EnergyWorld 5.2W Farbtemperatur Im Vergleich zu den Halogen Leuchtmitteln haben alle EnergyWorld Leuchtmittel eine wärmere Farbtemperatur. Die Messwerte der klaren 3W Leuchtmittel sind im Bereich 2728K bis 2845K. Die Messwerte des matten 3W Leuchtmittels sind im Bereich von 2755 bzw. 2830K. Der Hersteller gibt 3000K an. Die Messwerte der klaren 5.2W Leuchtmittel sind im Bereich 2677K bis 2830K. Die Messwerte des matten 5.2W Leuchtmittels sind im Bereich von 2703 bzw. 2805K. Der Hersteller gibt 3000K an. Farbwiedergabe Die klaren Halogenleuchtmittel haben einen Ra von 93.1 bis der R9 Wert liegt zwischen 75.5 bis pn_13919.docm 3

5 Die EnergyWorld Leuchtmittel haben einen Ra von 94.5 bis Der R9 Wert liegt im Bereich 76 bis 84. Beide Werte sind somit im gleichen Bereich wir die Halogen Leuchtmittel. Der Farbwiedergabeindex (CRI) Ra und der Wert R9 der EnergyWorld Leuchtmittel sind äquivalent im Vergleich mit den gemessenen Halogen Leuchtmitteln. Dies sind hervorragende Werte für nicht Glühlampen basierte Leuchtmittel. Vergleich des Lichtstroms mit Glühlampen Die EnergyWorld 3W Leuchtmittel können mit einer Glühlampe von 20W verglichen werden. Die klaren EnergyWorld 5W Leuchtmittel können mit einer Glühlampe von 40W verglichen werden. Effizienz im Vergleich zu Glühlampen Die klaren 3W EnergyWorld Leuchtmittel sind rund 9.2- bzw. 9.3-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Das matte 3W EnergyWorld Leuchtmittel ist rund 8.1-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Die klaren 5W EnergyWorld Leuchtmittel sind rund 8.2- bzw. 7.9-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Das matte 5W EnergyWorld Leuchtmittel ist rund 7.5-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Vergleich der Glas-Aussen-Temperatur mit Halogenlampe Abbildung 3: Temperatur im Betrieb des Glasköper von EnergyWorld 5.2W klar Leuchtmittel 2A Abbildung 4: Temperatur im Betrieb des Glasköper von Halogenlampe 70W klar Die Aussentemperatur der EnergyWorld Leuchtmittel ist deutlich tiefer als die der Halogenleuchtmittel. Dies, weil diese Leuchtmittel viel effizienter als die Halogenlampen sind. Ein Vorteil der tiefen Temperaturen ist die geringere thermische Belastung und dadurch eine verbesserte Lebensdauer. Zusätzlich besteht bei diesen Leuchtmitteln keine Verbrennungsgefahr. pn_13919.docm 4

6 3. Auszumessende Leuchtmittel Übersicht Herstellerbezeichnung Energieverbrauch Klassierung auf Packung Kürzel Nenn- Leistung Ähnlichste Farbtemperatur CCT Lichtstrom gemäss Herstellerangaben Lebensdauer [W] [K] [lm] [Stunden] Birne 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 C 1.1 C Birne 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 C 1.2 C Birne 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 C 2.1 C Birne 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 C 2.2 C Birne 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 C 2.3 C EnergyWorld 3W A 1.1 A EnergyWorld 3W A 1.2 A EnergyWorld 3W matt A 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W A 2.1 A EnergyWorld 5.2W A 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt A 2.3 A matt EnergyWorld 3W Bezeichnung in Messbericht: 1.1A und 1.2A Typ: 25_14070_WW AC V/50-60Hz Warm Weiss 3000K / E14 EnergyWorld 3W Bezeichnung im Messbericht: 1.3A matt Typ: 25_14070_WW AC V/50-60Hz Warm Weiss 3000K / E14 pn_13919.docm 5

7 EnergyWorld 5.2W Bezeichnung im Messbericht : 2.1A und 2.2A Typ: 25_27061_WW 25_27061_WW AC V/50-60Hz Warm Weiss 3000K / E27 EnergyWorld 5.2W matt Bezeichnung im Messbericht: 2.3 A matt Typ: 25_27060_WW AC V/50-60Hz Warm Weiss 3000K / E27 Birne 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 Bezeichnung im Messbericht: 1.1C und 1.2C AC V/50-60Hz Natural Light 2800K / E27 Birne 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 Bezeichnung im Messbericht: 2.1C und 2.2C und 2.3C AC V/50-60Hz 70W Natural Light 2800K / E27 pn_13919.docm 6

8 4. Leistungsaufnahme 4.1 Strom, Spannung und Leistung mit Oszilloskop gemessen Messaufbau Die Speisespannung der Leuchtmittel wird über einen Variac auf 230VAC konstant gehalten. Verwendete Messgeräte Oszilloskop Typ: Le Croy WaveSurfer 44s 4000 MHz 2.5Gs/s SN ET Stromsonde: Le Croy Current Probe AP015 DC-50 MHz SN 8266 Differenzielle Spannungsmesssonde: Le Croy ADP 305 High Voltage Differential Probe SN 5209 Multimeter: MetraHit 29S Powermeter TRMS - Multimeter Oszilloskop Messungen konventionelle Leuchtmittel Abbildung 5: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 pn_13919.docm 7

9 Abbildung 6: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 Kommentar: Bei den Halogenleuchtmitteln sind Strom und Spannung in Phase. Somit beziehen diese nur Wirkleistung. Der Leistungsfaktor ist Oszilloskop Messungen EnergyWorld Leuchtmittel: Abbildung 7: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 1.1A EnergyWorld 3W pn_13919.docm 8

10 Abbildung 8: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 1.2A EnergyWorld 3W Abbildung 9: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 1.3A matt EnergyWorld 3W pn_13919.docm 9

11 4.1.3 Kommentar zu EnergyWorld 3W Leuchtmittel Die Leuchtmittel beziehen erst Strom, wenn die angelegte Spannung in den Bereich der Maximalspannung kommt. Der Stromverlauf ist für beide Polaritäten der Spannungshalbwellen gleich, einfach die Vorzeichen sind entsprechend der Polarität der Spannung. Während ca. 0.7ms fliesst dann Strom von ca. 100mA. Danach geht der Strom auf ca. 20mA zurück und klingt dann über 2ms verteilt gegen 0 zurück. Das Zentrum des Zeitfensters von 2.7ms des Strombezugs liegt beim Maximum der Spannung. Die Leitdauer vor und nach dem Spannungsmaximum ist gleich lang. Der Stromverlauf ist nicht in Phase mit der Spannung, nicht symmetrisch und auch nicht sinusförmig. Damit beziehen diese Leuchtmittel nicht nur Wirkleistung sondern auch Blindleistung. Abbildung 10: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 2.1A EnergyWorld 5.2W pn_13919.docm 10

12 Abbildung 11: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 2.2A EnergyWorld 5.2W Abbildung 12: Zeitliche Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe von 2.3A matt EnergyWorld 5.2W pn_13919.docm 11

13 4.1.4 Kommentar zu EnergyWorld 5.2 W Leuchtmitteln Die Leuchtmittel beziehen erst Strom, wenn die angelegte Spannung in den Bereich der Maximalspannung kommt. Der Stromverlauf ist für beide Polaritäten der Spannungshalbwellen gleich, einfach die Vorzeichen sind entsprechend der Polarität der Spannung. Der Stromverlauf gleicht der Dreiecksform. Während ca. 0.5ms steigt der Strom auf ca. 100mA an, dann geht der Strom über eine Dauer von ca. 2ms auf ca. 40mA zurück und klingen dann über 0.2ms gegen 0 ab. Das Zentrum des Zeitfensters von 2.7ms des Strombezugs liegt beim Maximum der Spannung. Die Leitdauer vor und nach dem Spannungsmaximum ist gleich lang. Der Stromverlauf ist nicht in Phase mit der Spannung, nicht symmetrisch und auch nicht sinusförmig. Damit beziehen diese Leuchtmittel nicht nur Wirkleistung sondern auch Blindleistung Messresultate Spannungs- Strom und Leistungsmessung mit dem Oszilloskop: Oszilloskop Herstellerbezeichnung Kürzel U rms I rms Leistung [V] [ma] [W] 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C W Hochvolt Halogenlampe Classic E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt Messresultate Spannungs,- Strom, Leistungs- und Power Faktor Messung mit Multimeter Multimeter Herstellerbezeichnung Kürzel U rms I rms Leistung Power Faktor [V] [ma] [W] [1] 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C W Hochvolt Halogenlampe Classic E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt pn_13919.docm 12

14 4.1.7 Abweichungen Messung Oszilloskop zu Multimeter Abweichungen Relativ Oszi. Messwerte sind Absolut 100% U rms I rms Leistung U rms I Leistung rms Herstellerbezeichnung Kürzel [V] [ma] [W] [V] [ma] [W] [%] [%] [%] 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C W Hochvolt Halogenlampe Classic E C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt Kommentar: Die Abweichungen zwischen Multimeter und Oszilloskop sind beträchtlich. Sie gehen bei der Leistungsmessung bis zu 16.2% auseinander. Ein Grund für die Abweichung ist die Form des Stroms der EnergyWorld Leuchtmittel. Die Form wird im nächsten Abschnitt gezeigt. Der Strom ist nicht sinusförmig. Die Bandbreite des Multimeters ist einiges kleiner als die des Oszilloskops. Somit misst das Oszilloskop die Leistung genauer als das Multimeter Resultate: Leistungen und Power Faktor der EnergyWorld Leuchtmittel Herstellerbezeichnung Kürzel Leistung [W] Power Faktor EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt pn_13919.docm 13

15 4.1.9 Kommentar zur Leistungsaufnahme Die klaren EnergyWorld 3W Leuchtmittel verbrauchen 2.5W bzw. 2.2 W Leistung. Die matte 3W Lampe nur 1.8W. Damit liegen sie tiefer als auf der Packung angeben. Die klaren 5.2W EnergyWorld Leuchtmittel brauchen 4.4 bzw. 4.7W. Die matte Version 3.8W. Auch diese liegen klar unter der Angabe der Verpackung. Es fällt auf, dass die matten Versionen deutlich weniger Leistung aufnehmen als die klaren Versionen Kommentar zum Leistungsfaktor Der Leistungsfaktor der 3W Version ist um die Bei den 5W Versionen um 0.7. Ideal wäre 1 wie bei den Glühlampen. 5. Messung des Emissions-Spektrum, der ähnlichsten Farbtemperatur und des Farbwiedergabeindex Das Spektrum wird mit einen Spektro-Radiometer gemessen. Das Messgerät berechnet aus dem Spektrum den Farbwiedergabeindex Ra und die ähnlichste Farbtemperatur (CCT). Als Zusatzwert wird der Vergleichswert für die Farbwidergabe R9, das ist eine rote Farbe, gemessen. Hier einen guten Wert zu erreichen ist mit weissen LED relativ anspruchsvoll. Ein guter R9 Wert lässt auf eine gute Farbewiedergabe für rote Farben schliessen. Zusätzlich wird mit einem Chromameter die ähnlichste Farbtemperatur (CCT) gemessen. Damit haben wir die Messung des CCT von zwei unabhängigen Messgeräten und können die Werte vergleichen und auf ihre Plausibilität überprüfen. Die Lichtdichtheit der Ulbrichtkugel und des Messaufbaus wird zu Beginn der Messung mit einer Messung ohne Betriebsspannung des Leuchtmittels überprüft. Die Messungen werden nach ca. 2 Minuten Aufwärmzeit gemessen. Abbildung 13: Messanordnung zur Messung des Lichtspektrums Verwendete Messgeräte: Spectro-Radiometer Jeti Specbos 1201, S/N: , Chromameter: Minolta CL- 200, SN: , Messkopf SN: Zuerst wurde das Spektrum der Halogen Leuchtmittel gemessen, dann die Spektren der EnergyWorld Leuchtmittel. pn_13919.docm 14

16 5.1 Spektren der halogen Leuchtmittel Abbildung 14: Spektrum von 1.1 C 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 Abbildung 15: Spektrum von 1.2 C 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 Abbildung 16: Spektrum von 2.1 C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 Abbildung 17: Spektrum von 2.2 C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 Abbildung 18: Spektrum von 2.3 C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 pn_13919.docm 15

17 Kommentar zum Spektrum der Halogen Leuchtmittel Die Halogen Leuchtmittel haben alle, wie erwartet, ein sehr ähnliches Lichtspektrum. Das typische Glühlampenspektrum. Der Messbereich des Spektroradiometer geht über den Bereich des sichtbaren Lichts. Der Messbereich geht von 380nm bis 780nm. Die Halogen Leuchtmittel strahlen einerseits im Messbereich des Spektroradiometer von 420 bis 780nm Licht ab. Je höher die Wellenlänge, desto mehr Energie wird abgestrahlt. Jedoch kann das Messgerät nur den Bereich des sichtbaren Lichts messen. Ein grosser Teil der Energie wird oberhalb 780nm als Infrarotstrahlung abgestrahlt, was typisch ist für Glühlampen. Es gibt keine Lücken über diesen Bereich. Das Spektrum der Halogenlampen geht von 410nm. 5.2 Spektren der EnergyWorld Leuchtmittel Abbildung 19: Spektrum von 1.1 A EnergyWorld 3W pn_13919.docm 16

18 Abbildung 20: Spektrum von 1.2 A EnergyWorld 3W Abbildung 21: Spektrum von 1.3 A matt EnergyWorld 3W Abbildung 22: Spektrum von 2.1 A EnergyWorld 5.2W Abbildung 23: Spektrum von 2.2 A EnergyWorld 5.2W Abbildung 24: Spektrum von 2.3 A matt Kommentar zum Spektrum der EnergyWorld Leuchtmitteln Die EnergyWorld Leuchtmittel haben alle ein sehr ähnliches Lichtspektrum. Der Messbereich des Spektroradiometer geht über den Bereich des sichtbaren Lichts. Der Messbereich geht von 380nm bis 780nm. Die EnergyWorld Leuchtmittel strahlen im Bereich von 420 bis 780nm Licht ab. Es gibt keine Lücken über diesen Bereich. Das Spektrum hat zwei charakteristische Peaks bei 458nm und bei 635nm. pn_13919.docm 17

19 5.3 Messresultate Colorimeter Minolta Spektrometer Jeti Kürzel Ev CCT CCT R9 (CRI) Ra (CRI) [lx] [K] [K] [1] [1] Messungen der Halogenglühlampen 1.1 C W C W C W C W C W Messung der EnergyWorld Leuchtmittel 1.1 A W A W A matt W matt A W A W A matt W matt Plausibilisierung der Messung Vergleich der gemessenen ähnlichsten Farbtemperaturen Rechts sind die Abweichungen der ähnlichsten Farbtemperatur zwischen dem Minolta Chromameter und dem Spektro-radiometer. Die Durchschnittliche Abweichung ist 2.7%, Die grösste Abweichung ist 6.3%. Somit sind die Messungen vergleichbar. Der Messaufbau ist so, dass die zwei Messgeräte im Vergleich Werte liefern die einen durchschnittliche Abweichung von 3% haben. Dies gibt jedoch keine Aussage über den Absolut Fehler. Fazit: Der Messaufbau liefert plausible Werte. Abweichungen Absolut Relativ CCT CCT [K] [%] Max 6.38 Min Avg pn_13919.docm 18

20 5.4.1 Kommentar Messung der Messung der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) der Halogenleuchtmittel 42W Halogenleuchtmittel: Die CCT der beiden 42W Halogenleuchtmittel sind sehr ähnlich. Das Colorimeter misst Werte 2973K bzw. 2980K. Das Spektro-Radiometer zeigt leicht tiefere Werte: 2955K bzw. 2956K. Der Hersteller gibt 2800K an. 70W Halogenleuchtmittel Die gemessenen CCT der 70W Halogenleuchtmittel mit dem Minolta Gerät geht von 3006K bis 3100K. Das Spektro-radiometer misst tiefere Werte: 2988K bzw. 3090K. Der Hersteller gibt 2800K an. Fazit: Die gemessene Farbtemperatur ist im Vergleich zu den Herstellerangaben zu hoch Kommentar Messung der Messung der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) der EnergyWorld Leuchtmittel Die Messwerte der klaren 3W Leuchtmittel sind im Bereich 2728K bis 2845K. Die Messwerte des matten 3W Leuchtmittels sind im Bereich von 2755 bzw. 2830K. Der Hersteller gibt 3000K an. Die Messwerte der klaren 5.2W Leuchtmittel sind im Bereich 2677K bis 2830K. Die Messwerte des matten 5.2W Leuchtmittels sind im Bereich von 2703 bzw. 2805K. Der Hersteller gibt 3000K an. Kernaussage: Im Vergleich zu den Halogen Leuchtmitteln haben alle EnergyWorld Leuchtmittel eine wärmere Farbtemperatur. Im Vergleich zu den Herstellerangaben sind die EnergyWorld Angaben des CCT zu hoch. Die Leuchtmittel senden wärmeres Licht aus, als angegeben. Bei den Halogenleuchtmitteln ist es genau umgekehrt. Die Angaben sind zu tief. Die Halogenleuchtmittel senden ein kälteres Licht aus, als angegeben. Mögliche Fehlerquellen Der Grund könnte die Farbe im Inneren der Ulbricht Kugel sein, die vor allem relative, aber nicht exakt absolute Messungen zulässt. Der Hersteller misst bei einer anderen Nennspannung. Weiter fällt bei der Messung der 70W Halogenleuchtmittel der Zusammenhang zwischen der gemessenen Beleuchtungsstärke auf. Je grösser die Beleuchtungsstärke, desto höher die Farbtemperatur. Das ist plausibel. Je höher die Leistung der Lampe, desto höher die Temperatur. Dies auf Grund der Annahme, dass die Netzspannung konstant war, so würde auf Grund der Fertigungstoleranz der Widerstand der Leuchtmittel variieren so, dass die Leistung variiert und somit die Farbtemperatur anders ist. pn_13919.docm 19

21 5.4.3 Farbwiedergabe Ra und R9 Die klaren Halogenleuchtmittel haben einen Ra von 93.1 bis der R9 Wert liegt zwischen 75.5 bis Die EnergyWorld Leuchtmittel haben einen Ra von 94.5 bis Der R9 Wert liegt im Bereich 76 bis 84. Beide Werte sind somit im gleichen Bereich wir die Halogen Leuchtmittel. Kernaussage Der Farbwiedergabeindex (CRI) Ra und der Wert R9 der EnergyWorld Leuchtmittel sind äquivalent im Vergleich mit den gemessenen Halogen Leuchtmitteln. Dies sind hervorragende Werte für nicht Glühlampen basierte Leuchtmittel. Fehlerquellen: Gemäss Definition sollten Glühlampen einen Ra von 100 haben. Die Abweichungen können vom Messaufbau und den Messgeräten kommen. Wir sind kein akkreditiertes Prüflabor und können nur Vergleichsmessungen machen wie hier und keine absoluten Messungen. 6. Eichung der Ulbrichtkugel zur Lichtstrommessung für die Vergleichsmessung Die Ulbrichtkugel integriert das gesamte emittierte Licht der Leuchtmittel. Die Helligkeit der inneren Wand der Kugel ist dann proportional zum Lichtstrom. So kann der Lichtstrom indirekt über eine Beleuchtungsstärkemessung ermittelt werden. Da die Ulbrichtkugel nicht geeicht ist, messen wir zuerst konventionelle Glühlampen aus von welchem wir die Lichtströme der Verpackung entnehmen. Damit können wir mit einer Vergleichsmessung eine Aussage zum Lichtstrom der EnergyWorld Leuchtmittel machen Messaufbau Es wird derselbe Messaufbau verwendet wie bei der Messung des Spektrums. Als Resultat liegen Messwerte der Beleuchtungsstärke im Inneren der Ulbricht Kugel vor. Dieser Wert ist proportional zum Lichtstrom des Leuchtmittels. Dies darum, weil die Kugel das ganze Licht integriert Messresultate Glühlampen und Halogenlampen Die Versorgungspannung vom Netz schwankt leicht. Darum variiert der Wert der Beleuchtungsstärke. Darum wurde der Maximal (lx max) und Minimalwert (lx min) über eine kurze Messperiode gemessen. Als Referenzwert wurde dann der Mittelwert (lx Avg) verwendet. Für die Mittelwerte der vier 100 Watt Glühlampen wurde dann nochmals der Mittelwert (lx AVG oa) gebildet und für die Linearisierung verwendet. pn_13919.docm 20

22 Eichung der Ulbrichtkugel mit Glühlampen Kürzel Spannung Strom Leistung Beleuchtungsstärke Licht-strom gemäss Verpackung [Urms AC] [Irms AC] [P] [lx min] [lx max] [lx Avg] [lx AVG] [lm] 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E C W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 2.3C W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 1.2C W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 2.2C W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 1.1C Watt Glühlampe Watt Glühlampe Watt Glühlampe Watt Glühlampe Watt Glühlampe Eichung der Ulbrichtkugel Aus den Angaben auf der Verpackung und Literatur wird die Verknüpfung zwischen der gemessenen Beleuchtungsstärke und dem Lichtstrom gemacht. Hiermit wird die Ulbrichtkugel geeicht Zusammenhang zwischen gemessener Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel und den Lichtstrom Abbildung 25: Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel für die 60W und 100W Glühlampen Resultat der Messung: Die Funktion y = x zeigt den Zusammenhang von Beleuchtungsstärke im Inneren der Ulbrichtkugel zum Lichtstrom des Leuchtmittels an. pn_13919.docm 21

23 6.1.5 Zusammenhang zwischen gemessener Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel und der Leistung von Glühlampen Abbildung 26: Beleuchtungsstärke im Innern der Ulbrichtkugel für die Glühlampen und Halogenlampen Resultat der Messung: Die Funktion y = x zeigt den Zusammenhang von Beleuchtungsstärke im Inneren der Ulbrichtkugel zur Leistung von konventionellen Glühlampen an. pn_13919.docm 22

24 7. Vergleich EnergyWorld Leuchtmittel mit Glühlampen Mit Hilfe der Linearisierungsfunktionen, welche im oberen Kapitel hergeleitet wurden, kann nun der Vergleich mit konventionellen Glühlampen gemacht werden Messdaten und Berechnete Werte für Lichtstrom und äquivalente Glühlampenleistung Herstellerbezeichnung Kürzel Span-nung Strom Leis-tung Beleuchtungsstärke Ev Berechneter Lichtstrom Berechnete äquivalente Leistung einer [U rms AC] [Irms AC] [W] [lx min] [lx max] [lx avg] [lm] [W] EnergyWorld 3W 1.1 A EnergyWorld 3W 1.2 A EnergyWorld 3W matt 1.3 A matt EnergyWorld 5.2W 2.1 A EnergyWorld 5.2W 2.2 A EnergyWorld 5.2W matt 2.3 A matt Die Messdaten werden in der Grafik unten visualisiert. Abbildung 27: Vergleich des Lichtstromes der EnergyWorld Leuchtmittel mit dem Lichtstrom von Glühlampen pn_13919.docm 23

25 Kommentar: Die EnergyWorld 3W Leuchtmittel können mit einer Glühlampe von 20W verglichen werden. Die Streuung ist relativ klein. Der Bereich geht von 18.3W bis 22.2W. Die matte Version hat den kleinsten Wert mit 18.3W. Die klaren Leuchtmittel sind nahe beieinander mit 21.3W und 22.2 Watt. Verglichen mit einer 20 Watt Glühlampe brauchen die klaren 3W EnergyWorld Leuchtmittel rund 9.2 bzw. 9.3-mal weniger elektrische Energie um die gleiche Helligkeit zu erzeugen. Die klaren 3W EnergyWorld Leuchtmittel sind rund 9.2- bzw. 9.3-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Verglichen mit einer 20 Watt Glühlampe braucht die matte 3W EnergyWorld Leuchtmittel rund 8.1-mal weniger elektrische Energie um die gleiche Helligkeit zu erzeugen. Das matte 3W EnergyWorld Leuchtmittel ist rund 8.1-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Die klaren EnergyWorld 5W Leuchtmittel können mit einer Glühlampe von 40W verglichen werden. Die Streuung ist etwas grösser als bei den 3W Version. Eine entspricht einer 39.4W Glühlampe, die andere einer 41.5W Glühlampe. Die matte Version hat den kleinsten Wert mit 34W. Die klaren EnergyWorld 5W Leuchtmittel können mit einer Glühlampe von 40W verglichen werden. Die matte EnergyWorld 5W Lampe mit einer Glühlampe von 34Watt. Verglichen mit einer Glühlampe brauchen die klaren 5W EnergyWorld Leuchtmittel rund 8.2 bzw. 7.9-mal weniger elektrische Energie um die gleiche Helligkeit zu erzeugen. Die klaren 5W EnergyWorld Leuchtmittel sind rund 8.2- bzw. 7.9-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. Verglichen mit einer Glühlampe braucht die matte 5W EnergyWorld Leuchtmittel rund 7.5-mal weniger elektrische Energie um die gleiche Helligkeit zu erzeugen. Das matte 5W EnergyWorld Leuchtmittel ist rund 7.5-mal effizienter als eine vergleichbare Glühlampe. pn_13919.docm 24

26 Abbildung 28: Vergleich der Lichtströme Die berechneten Lichtströme der EnergyWorld Leuchtmittel bei 230 Volt AC, welche mittels Vergleichsmessung mit Glühlampen ermittelt worden sind, sind wie folgt: Leuchtmittel Lichtstrom [lm] EnergyWorld 3W 287 EnergyWorld 3W 276 EnergyWorld 3W matt 237 EnergyWorld 5.2W 510 EnergyWorld 5.2W 538 EnergyWorld 5.2W matt 440 Kommentar zur Genauigkeit der Lichtströme Diese Resultate sind mit Vorsicht zu behandeln, da die Vergleichsmessung über die mit Glühlampen geeichte Ulbrichtkugel auf der Annahme beruht, dass diese sich linear verhält. Wir schätzen die Genauigkeit auf ± 10% bis 20% pn_13919.docm 25

27 8. Temperatur Messung Die Temperaturen der Aussengläser der Leuchtmittel wurde mittels Thermografie Kamera gemessen. Die absolute Temperatur kann von der realen Temperatur abweichen. Der Vergleich der Temperaturen ist aussagekräftig. Die Messung erfolgte in einem Raum mit Zimmertemperatur im Vergleich Abbildung 29: Temperatur im Betrieb des Glasköper von EnergyWorld 3W klar Leuchtmittel 1A Abbildung 30: Temperatur im Betrieb des Glasköper von Halogenlampe 42W klar Abbildung 31: Temperatur im Betrieb des Glasköper von EnergyWorld 5.2W klar Leuchtmittel 2A Messresultate Temperaturmessung Abbildung 32: Temperatur im Betrieb des Glasköper von Halogenlampe 70W klar Leuchtmittel Aussentemperatur Glaskörper im Betrieb EnergyWorld 3W klar Ca. 45 C EnergyWorld 5.2W klar Ca. 45 C 42W Hochvolt Halogenlampe Kerzenform E14 Bis 100 C 70W Hochvolt Halogenlampe Classic E27 Bis 100 C Kommentar zur Temperaturmessung Die Aussentemperatur der EnergyWorld Leuchtmittel ist deutlich tiefer als die der Halogenleuchtmittel. Dies, weil diese Leuchtmittel viel effizienter als die Halogenlampen sind. Ein Vorteil der tiefen Temperaturen ist die geringere thermische Belastung und dadurch eine verbesserte Lebensdauer. Zusätzlich besteht bei diesen Leuchtmitteln keine Verbrennungsgefahr. pn_13919.docm 26

28 9. Schlussbemerkungen Die nachfolgenden Rückschlüsse basieren auf den in diesem Zeitraum machbaren Messungen und Beobachtungen. Die Aussagen dürfen als recht wahrscheinlich, aber nicht wissenschaftlich eindeutig eingestuft werden. Auf Grund der Messungen folgern wir, dass es sich bei den EnergyWorld Leuchtmitteln um LEDs mit einer speziellen Beschichtung handelt. Dimmt man die Lampe ab, so werden einzelne Leuchtpunkte sichtbar. Dazwischen gibt es rötliche Leuchtpunkte. Das Spektrum ist typisch für weisse LED, welche auf einer blauen LED basieren. Das Packaging der Leuchtmittel heben sich deutlich von den anderen auf dem Markt erhältlichen LED basierten Retrofit Leuchtmitteln ab. Es handelt sich um ein sehr interessantes Design. Das erzeugte Licht ist sehr schön und vergleichbar mit den guten alten Glühlampen. Dies dürfte auf eine grosse Akzeptanz auf dem Markt führen. Falls diese Lampen eine gute Lebensdauer erreichen, werden sie ein Renner auf dem Markt. Luzern, Erny Niederberger pn_13919.docm 27