Musterseiten RWE Bau-Handbuch

20 Innenraumbeleuchtung
Inhaltsübersicht
INNENRAUMBELEUCHTUNG
1 Aufgaben der Beleuchtung S. 20/2
2 Gütemerkmale der Beleuchtung S. 20/2
2.1 Erstes Gütemerkmal:
Beleuchtungsniveau und Helligkeitsverteilung
2.2 Zweites Gütemerkmal: Blendungsbegrenzung
2.3 Drittes Gütemerkmal:
Lichtrichtung und Schattigkeit
2.4 Viertes Gütemerkmal:
Lichtfarbe und Farbwiedergabeeigenschaften
2.4.1 Lichtfarbe
2.4.2 Farbwiedergabeeigenschaften
3 Bauelemente der Beleuchtung S. 20/7
3.1 Lampen
3.1.1 Glühlampen
3.1.2 Halogenglühlampen
3.1.3 Leuchtstofflampen
3.1.4 Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem
Vorschaltgerät und Schraubsockel (Energiesparlampen)
3.1.5 LEDs
3.2 Leuchten
3.2.1 Lichttechnische Kennzeichnung von Leuchten
3.2.2 Sicherheitstechnische Kennzeichen an
Leuchten
3.2.3 Leuchten für Kleinspannung
4 Raumgestaltung und
Tageslichtnutzung S. 20/20
4.1 Beschaffenheit der Raumflächen
4.2 Bedeutung des Tageslichts
4.3 Eigenschaften des Tageslichts
4.4 Mindestfenstergrößen
5 Berechnung der
Beleuchtungsstärke S. 20/25
5.1 Wirkungsgradverfahren
5.2 Punktweise Berechnung der Beleuchtungsstärke
6 Licht im Wohnbereich S. 20/29
6.1 Verkehrswege
6.2 Küche
6.3 Schreiben
6.4 Lesen
6.5 Essen
6.6 Spielen
6.7 Gesellige Unterhaltung
6.8 Schlafengehen
6.9 Körperpflege
6.10 Entspannen
7 Kosten der Beleuchtung S. 20/42
8 Energieklassifizierung S. 20/43
8.1 Energie-Label für haushaltsübliche Lampen
8.2 Glühlampenverbot
9 Beleuchtungstechnische Begriffe S. 20/46
10 Hinweise auf Literatur und
Arbeitsunterlagen S. 20/47
Innenraumbeleuchtung
20/1

20 Innenraumbeleuchtung
Gütemerkmale
INNENRAUMBELEUCHTUNG
1 Aufgaben der Beleuchtung
Die Beleuchtung soll gute Sehbedingungen schaffen, zum
physischen und psychischen Wohlbefinden des Menschen
beitragen, und sie soll helfen, Unfälle zu verhüten.
In stimmungsbetonten Räumen, im Wohnbereich sowie
in Räumen für kulturelle und repräsentative Zwecke hat
die Beleuchtung in besonderem Maße Fragen der Ästhetik
und Behaglichkeit zu berücksichtigen.
In Arbeitsräumen ist gute Beleuchtung die Voraussetzung
für eine einwandfreie, sichere und leichte Erledigung
der gestellten Aufgaben. Sie entwickelt die volle
Leistungsbereitschaft und wirkt vorzeitiger Ermüdung
entgegen. Damit beeinflusst sie das Arbeitsergebnis.
In Eingängen, Fluren und Treppenhäusern muss die Beleuchtung
vor allem zum gefahrlosen und sicheren Verkehrsablauf
beitragen.
Die Beleuchtung muss diese zweckbestimmten Aufgaben
erfüllen und sich gleichzeitig in ein gestalterisches
Konzept einfügen. Es ist vorteilhaft, dies bereits im frühen
Planungsstadium zu berücksichtigen, da zu späte
Bemühungen um eine bessere Beleuchtung gewöhnlich
mit erheblichen baulichen Änderungen und finanziellem
Aufwand verbunden sind.
Viel Licht bedeutet noch keine gute Beleuchtung. Es
gibt mehrere Gütemerkmale, die abhängig vom Anwendungsgebiet
gleich wichtig oder sogar noch
wichtiger sind.
2 Gütemerkmale der Beleuchtung
In Anlehnung an die Norm DIN EN 12464 [1] sind allgemein
vier Hauptgesichtspunkte aufzuführen, nach denen
die Güte einer Beleuchtung zu beurteilen ist.
2.1 Erstes Gütemerkmal:
Beleuchtungsniveau und Helligkeitsverteilung
Das Niveau der Beleuchtung wird durch die mittlere,
vorzugsweise horizontale Beleuchtungsstärke *) im
beurteilten Raumbereich und durch ihre Gleichmäßigkeit
beschrieben. Während im gewerblichen Bereich die
Norm, die Arbeitsstättenregel sowie Schriften der Berufsgenossenschaften
bestimmten Tätigkeiten konkrete
Beleuchtungsstärken verbindlich zuordnen, können für
den Wohnbereich lediglich Erfahrungswerte empfohlen
werden, häufig in Analogie zu den Normwerten für vergleichbare
Tätigkeiten, Bild 20-1.
Empfohlene
Beleuchtungsstärke
in Lux
Charakterisierung
der
Sehaufgabe
Zuordnung von
Räumen und
Tätigkeiten im
Wohnbereich
10 – 50 Orientierung Garderobe, Diele,
Flure und Treppen
300 – 1000 Normale Sehaufgaben;
kleine Details
mit mittleren
Kontrasten
1000 – 2000 Schwierige
Sehaufgaben;
kleine Details
mit geringen
Kontrasten
50 – 300 Leichte
Sehaufgaben;
große Details
mit hohen Kontrasten
Allgemeinbeleuchtung,
Schlafraum,
Wohnraum, Kinderzimmer,
Bad
Küche, Hausarbeiten,
Körper-,
Wäschepflege,
Schreiben, Lesen,
Basteln
Nähen, feine
Hand- und Bastelarbeiten,
Zeichnen
Größe der
beleuchteten
Fläche
Ganzer
Raum
Ganzer
Raum
Arbeits-
Bereich/
-Tisch
Kleiner
Arbeitsbereich
20-1 Empfohlene Beleuchtungsstärken im Wohnbereich
*) Definition der beleuchtungstechnischen Begriffe siehe Abschnitt 9.
20/2

20 Innenraumbeleuchtung
Gütemerkmale
Da unser Auge nicht unmittelbar die Beleuchtungsstärke,
sondern nur das von den Gegenständen reflektierte Licht
bewerten kann, spielt das Reflexionsverhalten der beleuchteten
Flächen eine große Rolle. Dunkle Flächen erfordern
höhere Beleuchtungsstärken als helle Flächen,
damit das Auge den gleichen Helligkeitseindruck
(Leuchtdichte *) ) wahrnimmt.
100%
90%
Sehschärfe
70%
50%
Die erforderliche Leuchtdichte steigt mit der Schwierigkeit
der Sehaufgabe. Diese ist von der Größe des betrachteten
Details, des Kontrastes (Leuchtdichteunterschied)
und der Geschwindigkeit des Sehvorgangs
abhängig. Zu berücksichtigen sind außerdem die Dauer
der Seharbeit, das Alter der beteiligten Personen, die Tageslichtverhältnisse
sowie der Einfluss auf die Leistung
und Leistungsbereitschaft, auch bei sehunabhängigen
Tätigkeiten, Bilder 20-2 bis 20-4.
Große Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld infolge
schlecht abgeschirmter Lampen, heller Fensterflächen,
Spiegelungen, ungleichmäßiger Ausleuchtung und stark
unterschiedlicher Reflexionsverhältnisse von Mobiliar,
Von der Schwierigkeit der Sehaufgabe
hängen die Anforderungen
an die Güte der Beleuchtung ab,
insbesonders auch das Beleuchtungsniveau.
Die Sehaufgabe ist desto schwieriger,
je geringer der Kontrast ist, je kleiner
das Sehobjekt ist und je schneller
das Sehobjekt wahrgenommen
werden muß.
So ist eine schwarze Schrift auf
weißem Papier leichter lesbar als
eine gleiche Schrift auf grauem
Untergrund. Mit höherem Beleuchtungsniveau
kann man nachhelfen.
Von der Schwierigkeit der Sehaufgabe
hängen die Anforderungen
an die Güte der Beleuchtung ab,
insbesonders auch das Beleuchtungsniveau.
Die Sehaufgabe ist desto schwieriger,
je geringer der Kontrast ist, je kleiner
das Sehobjekt ist und je schneller
das Sehobjekt wahrgenommen
werden muß.
So ist eine schwarze Schrift auf
weißem Papier leichter lesbar als
eine gleiche Schrift auf grauem
Untergrund. Mit höherem Beleuchtungsniveau
kann man nachhelfen.
20-2 Auf weißem Grund ist die Schrift leichter zu lesen als
auf grauem. Ein geringerer Kontrast erfordert daher
eine höhere Beleuchtungsstärke
20-3 Die Schriftgröße beeinflusst
die Schwierigkeit
der Sehaufgabe.
Kleine Details verlangen
eine besonders gute
Beleuchtung
20J. 40J. 60J. 80J.
20-4 Ältere Menschen
brauchen eine bessere
Beleuchtung als
jüngere, da die
Sehschärfe mit dem
Alter nachlässt
Decke und Wänden können störend und ermüdend wirken.
Im ungünstigsten Fall vermindern sie das Sehvermögen.
Andererseits erzeugt eine völlig gleichmäßige
Leuchtdichteverteilung einen monotonen Raumeindruck.
Eine zweckmäßige Allgemeinbeleuchtung ermöglicht
gleich gute Sehverhältnisse und eine ausgeglichene
Leuchtdichteverteilung im gesamten Raum. Selbstverständlich
können besondere Sehaufgaben in einzelnen
Raumzonen oder auch Akzente, die der Gestaltung des
Raumes dienen, eine separate Beleuchtungsart erfordern.
Die Anpassung des Sehsinns an stark abweichende
Leuchtdichte-Niveaus benötigt Zeit und Energie. Für
abwechselnd betretbare, benachbarte Räume (wie Arbeitsraum
und angrenzenden Flur) und für solche, die ins
Freie führen, ist daher eine geeignete Anpassung der
Leuchtdichteverhältnisse zu empfehlen.
2.2 Zweites Gütemerkmal: Blendungsbegrenzung
Innenraumbeleuchtung
*) Definition der beleuchtungstechnischen Begriffe siehe Abschnitt 9.
Blendung kann die Sehfunktion deutlich messbar herabsetzen
(physiologische Blendung). Dieses Phänomen ist
20/3

20 Innenraumbeleuchtung
Gütemerkmale
bei fehlendem Sonnenschutz allgemein bekannt. Schon
geringe Blendung kann als störende Ablenkung empfunden
werden, die Konzentrationsfähigkeit vermindern und
so das Wohlbefinden herabsetzen (psychologische Blendung).
Nach Art ihrer Ursache unterscheidet man zwischen Direktblendung
und Reflexblendung.
Beim unmittelbaren Blick auf selbstleuchtende Flächen,
z. B. unzureichend abgeschirmte Lampen, kann eine Direktblendung
auftreten. Die Blendungsempfindlichkeit
steigt mit den Leuchtdichten und der Größe der im Blickfeld
befindlichen leuchtenden Flächen. Sind deren Hintergrund
und die Umgebung dunkel, wird die Blendwirkung
verstärkt. Außerdem ist die Lage der leuchtenden
Flächen im Gesichtsfeld von Bedeutung. Bei der üblichen
horizontalen Blickrichtung liegt der kritische Blickwinkelbereich
zwischen 0 und 55 Grad, Bild 20-5.
In besonderen Fällen, z. B. bei der Beleuchtung festlicher
Räume oder Eingangsbereiche, können höhere Leuchtdichten
und Kontraste zur Umgebung auch akzeptiert
oder erwünscht sein, wenn sie nicht von einer Aufgabe
ablenken, sondern als brillantes und belebendes Element
dienen (z. B. beim Kronleuchter).
Reflexblendung wird durch störende Reflexe auf
blanken Oberflächen verursacht, z. B. auf Tischplatten,
Bildern, Glasscheiben oder anderen glänzenden Materialien.
Sie lässt sich oftmals durch Festlegen einer geeigneten
Lichteinfallsrichtung vermeiden, Bild 20-6.
45°
20-5 Beispiel für Direktblendung
richtig
falsch
Arbeitsflächen, Papier, Schriften, Bildschirme, Tastaturen
von Schreibmaschinen oder Computern und dergleichen
sollen möglichst matte Oberflächen haben. Sind Leuchten
so angeordnet, dass sie störende Lichtreflexe erzeugen
können, sollen sie in den betreffenden Ausstrahlungsbereichen
möglichst geringe Leuchtdichten haben.
Häufig wird unbewusst versucht, die Reflexblendung
durch Änderung der Blickrichtung und der Körperhaltung
zu vermeiden. Kurzfristig kann dies zu Verspannungen
und Kopfschmerzen, langfristig zu Haltungsschäden führen.
20-6 Beispiel für Reflexblendung und ihr Vermeiden durch
richtiges Anordnen der Leuchte
20/4

20 Innenraumbeleuchtung
Gütemerkmale
2.3 Drittes Gütemerkmal:
Lichtrichtung und Schattigkeit
Die Oberflächenbeschaffenheit und die körperlichen Formen
von Gegenständen lassen sich meist nur mit Hilfe
von Schattenbildung erkennen. Eine gleichförmige Beleuchtung
von allen Seiten oder eine sehr gleichmäßige
Indirektbeleuchtung lassen keine oder nur geringe Schattenbildung
zu. Die Oberflächen wirken dann glatt und
strukturlos; Gegenstände und auch der gesamte Raum
werden als flach und eintönig erlebt. Um dies zu vermeiden
ist eine Hauptlichtrichtung anzustreben, Bild 20-7.
2.4 Viertes Gütemerkmal:
Lichtfarbe und Farbwiedergabeeigenschaften
Die Farbe des Lichts und die Farben der Körper und Flächen
im Raum tragen zum Erkennen unserer Umwelt bei.
Sie haben aber zugleich psychophysische Wirkungen
und beeinflussen die Stimmung des Menschen. Es sind
die beiden Merkmale Lichtfarbe und Farbwiedergabeeigenschaft,
deren richtige Beurteilung Voraussetzung
für Behaglichkeit und einwandfreies Farberkennen ist.
2.4.1 Lichtfarbe
Die Lichtfarbe lässt sich als Sinneseindruck beschreiben,
mit dem ein weißes Objekt vom Betrachter wahrgenommen
wird. Die für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendeten
Lichtfarben lassen sich in drei nicht scharf
voneinander trennbare Gruppen einteilen. Jeder Lichtfarbe
wird eine sogenannte „ähnlichste Farbtemperatur“
zugeordnet, die jedoch allgemein nicht mit der tatsächlichen
Temperatur der Lichtquelle identisch ist.
Warmweiße zu Gelb/Rot tendierende Lichtfarben, ww
(ähnlichste Farbtemperatur < 3300 K)
20-7 Erkennbarkeit der Kugelform unter schattenloser und
gerichteter Beleuchtung
Neutralweiße Lichtfarben, nw
(ähnlichste Farbtemperatur im Bereich 3300 K bis 5300 K)
Tageslichtweiße zu Blau tendierende Lichtfarben, tw
(ähnlichste Farbtemperatur > 5300 K)
Der Verlauf der Schattenränder soll in der Regel weich
sein. Die Qualität der Schattenränder wird wesentlich
durch die Größe der Lampe bzw. der leuchtenden Teile
der Lampe und Leuchte bestimmt. Bei gleichem Beleuchtungsabstand
erzeugt die Wendel einer klaren
Glühlampe einen sehr harten Schatten, die leuchtende
Oberfläche einer Kompaktleuchtstofflampe einen weicheren
Schatten und eine opale Kugelleuchte einen sehr
weichen Schatten, der u. U. nicht mehr erkennbar ist.Tiefe
und harte Schlagschatten beeinträchtigen die Erkennbarkeit
und Sicherheit, z. B. in Gängen und auf Treppen.
Die Lichtfarbe der Lichtquellen ist für den jeweiligen Anwendungsbereich
nach verschiedenen Gesichtspunkten
wählbar. Es wird jedoch empfohlen, folgende Beziehung
zu beachten:
Warmweiße Lichtfarben sind vorzugsweise am Abend
und bei niedrigen Beleuchtungsstärken (bis 300 lx) angebracht.
Sie gehören vorwiegend in Räume, die der Entspannung
dienen oder festlichen Charakter haben. Entsprechend
der Lichtfarbe von Glühlampen werden sie im
Wohnbereich bevorzugt.
Innenraumbeleuchtung
20/5

20 Innenraumbeleuchtung
Gütemerkmale
Neutralweiße Lichtfarben sind für höhere Beleuchtungsstärken
vornehmlich zur Unterstützung von Arbeiten
geeignet (ab etwa 300 lx). Sie sollten in Arbeitsräumen
verwendet werden und lassen sich auch besser mit
Tageslicht kombinieren als warmweiß.
Tageslichtweiße Lichtfarben sollten in erster Linie zur
Ergänzung des Tageslichtes bei hohen Beleuchtungsstärken
(mehr als 500 lx) eingesetzt werden. Sie unterstreichen
eine kühle Arbeitsatmosphäre. Nach dem momentanen
Stand der Erkenntnis wirken Lichtfarben mit hohem
Blauanteil aktivierend und sind geeignet, unsere innere
Uhr zu beeinflussen. Tageslichtweiße aber auch neutralweiße
Lichtfarben sollten daher nicht leichtfertig in
Räumen eingesetzt werden, die am Abend und in der
Nacht genutzt werden – z. B. Bad, Flure und Schlafräume.
Allein die Wahl der Lichtfarbe reicht nicht aus für „gutes“
Licht. Das Licht muss zusätzlich über angemessene
Farbwiedergabeeigenschaften verfügen.
2.4.2 Farbwiedergabeeigenschaften
Die Farbwiedergabeeigenschaften einer Lichtquelle beschreiben
deren Fähigkeit, Farben möglichst „natürlich“
erscheinen zu lassen. Das farbige Aussehen beleuchteter
Objekte wird nicht allein durch deren Materialeigenschaften,
sondern in gleicher Weise durch die spektrale Strahlungsverteilung
der beleuchtenden Lichtart beeinflusst.
Farbanteile, die im Spektrum des Lichts nicht enthalten
sind, können auch die entsprechende Körperfarbe nicht
zur Geltung bringen. Die Farbe eines Objektes wirkt dann
unnatürlich oder ungewohnt.
Tageslicht und Glühlampen haben von Natur aus sehr gute
Farbwiedergabeeigenschaften, weil in ihnen nahezu alle
Farbkomponenten vertreten sind. Andere künstliche Lichtquellen
wie Leuchtstofflampen oder LEDs haben zumeist
etwas schlechtere Farbwiedergabeeigenschaften, da einzelne
Farbanteile überproportional vertreten sind und andere
fast fehlen. Man spricht in diesem Zusammenhang
von einem „diskontinuierlichem Spektrum“, Bild 20-8.
a)
b)
20-8 Beispiel für Lichtquellen (Leuchtstofflampen)
gleicher Lichtfarbe, aber unterschiedlicher
Farbwiedergabeeigenschaft infolge der
Strahlungsverteilung:
a) warmweiß, Dreibandenleuchtstoff,
Farbwiedergabeindex R a > 80
b) warmweiß de luxe, Farbwiedergabeindex R a > 90c
Die Farbwiedergabeeigenschaften von Lichtquellen werden
auf der Basis von acht Testfarben durch einen Farbwiedergabe-Index
R a gekennzeichnet und in Stufen eingeteilt,
Bild 20-9.
R a Anspruch Anwendung Lampenbeispiel
> 90 Sehr hoch Esstisch,
Anstrahlung
von Gemälden
Glühlampe, Halogenlampe,
(R a = 100) deLuxe Leuchtstofflampe
(R a 93)
> 80 Hoch Arbeiten Leuchtstofflampe, Kompaktleuchtstofflampe
> 70 mittel Flur, Lesen LED
20-9 Kennzeichnung von Farbwiedergabeeigenschaften
durch den Farbwiedergabe-Index
20/6

20 Innenraumbeleuchtung
Lampen
Brennlage abhängt, Bild 20-21. Beim Einsatz in Fluren,
Treppenhäusern oder anderen Räumen, in denen die Beleuchtung
häufig ein- und ausgeschaltet wird, sollten
ausschließlich EVGs mit Warmstart eingesetzt werden.
3.1.4 Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem
Vorschaltgerät und Schraubsockel
(Energiesparlampen)
Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät
und Schraubsockel wurden als energiesparender
Ersatz für Glühlampen entwickelt und werden daher oft
als „Energiesparlampen“ bezeichnet. Bei vergleichbarem
Lichtstrom benötigen sie nur etwa ein Viertel der Glühlampenleistung.
Die höheren Anschaffungskosten können
durch die reduzierten Energiekosten und eine längere
Lampenlebensdauer ausgeglichen werden [5].
Funktionsweise: Das Funktionsprinzip der Kompaktleuchtstofflampen
ist das Gleiche wie bei den stabförmigen
Leuchtstofflampen.
Lichttechnische Daten: Lichtausbeute 40 bis 65 lm/W;
Lichtfarbe extra warmweiß; bedingt gute Farbwiedergabeeigenschaften.
Die Temperaturabhängigkeit des Lichtstroms
ist vergleichbar mit Kompaktleuchtstofflampen.
Elektrotechnische Daten: Die Anschlussleistungen liegen
– mit geringfügigen Ausnahmen – unter 25 W und
entsprechen dem auf der Lampe angegebenen Wert. Die
Lampen enthalten üblicherweise eine elektronische
Schaltung als Vorschalt- und Zündgerät. Es werden aber
auch Lampen mit konventionellem Vorschaltgerät und
Glimmzünder angeboten. In der Regel können Kompaktleuchtstofflampen
mit integriertem Vorschaltgerät nicht
gedimmt werden.
Bauformen: Kompaktleuchtstofflampen mit E14- oder
E27-Schraubsockel sind in sehr unterschiedlichen Bauformen
und Leistungsstufen verfügbar. Ring- oder kugelförmige
Lampen können beleuchtungstechnische bzw.
gestalterische Vorteile bieten. Auswahl einiger Daten siehe
Bild 20-22.
Lichtstrom
100
%
80
60
40
20
Kompakt-Leuchtstofflampe
z.B. 7W, 9W, 11W
0
-10 0 10 20 30 40 50 °C 60
Umgebungstemperatur der Lampe
Lampen Nennleistung
in Watt
Lichtstrom
in Lumen
Lichtausbeute
in lm /W
5 240 48,0
7 400 57,1
11 600 54,5
15 900 60,0
20 1200 60,0
23 1500 65,2
27 1800 66,7
33 2250 68,2
Innenraumbeleuchtung
20-21 Lichtstrom von Kompaktleuchtstofflampen in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur
und der Brennlage
20-22 Daten für Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem
elektronischen Vorschaltgerät und E27-Schraubsockel.
Länge und Durchmesser variierten mit Hersteller
20/15

20 Innenraumbeleuchtung
Lampen
Mittlere Lebensdauer: etwa 8000 Stunden. Bei Lampen
mit konventionellem Vorschaltgerät und Glimmzünder
verkürzt sich die Lebensdauer mit zunehmender Schalthäufigkeit
erheblich; Lampen mit elektronischem Vorschaltgerät
zeigen je nach Ausführung ein günstigeres
Verhalten. Für den Einsatz in Treppenhäusern eignen sich
jedoch ausschließlich entsprechend gekennzeichnete Typen
(Warmstart). Die Spannungsabhängigkeit der Lebensdauer
ist gering.
Anwendungsbereich: Jegliche Art der Allgemeinbeleuchtung,
in Arbeitsräumen, eingeschränkt auch in
Wohnräumen (nicht dimmbar!). Wirtschaftlich sinnvoll ist
der Einsatz besonders dort, wo die Lampen jährlich hohe
Betriebsdauern mit mehr als etwa 500 Stunden erreichen.
Anwendungshinweise: Zum erfolgreichen Einsatz müssen
die besonderen, z. T. von der Glühlampe abweichenden
Eigenschaften bekannt sein. Empfehlenswert ist das
Testen verschiedener Lampen.
Aufgrund des Größen- und Gewichtsunterschieds passt
nicht jede Lampe in jede Leuchte; damit verbunden kann
die direkte Sicht auf das Leuchtmittel aufgrund unvollständiger
Abschirmung im Substitutionsfall zu störender
Blendung führen.
Die Lichtstärkeverteilung ist anders als bei der Glühlampe,
sodass sich in wichtigen Raumbereichen eventuell
eine geringere Beleuchtungsstärke ergibt. Als Ersatz für
weitgehend frei strahlende klare Glühlampen, z. B. in
Kronleuchtern, ist die Kompaktleuchtstofflampe aus gestalterischen
Gründen ungeeignet.
Die Farbwiedergabeeigenschaften sind – trotz ähnlicher
Lichtfarbe – weniger gut als die der Glühlampe, Bild
20-23.
Reflektorglühlampen lassen sich beleuchtungstechnisch
nur stark eingeschränkt durch Kompaktleuchtstofflampen
mit Reflektor ersetzen, da diese ausschließlich für
sehr breite Lichtverteilungen zur Verfügung stehen.
a)
b)
20-23 Lichtspektrum einer Glühlampe (a) und einer
Kompaktleuchtstofflampe (b) mit integriertem
Vorschaltgerät und Schraubsockel
3.1.5 LEDs
Licht emittierende Dioden, sogenannte LEDs sind seit
gut 50 Jahren als farbige Anzeige- und Signallampen von
Haushaltsgeräten, Radios und Fernsehern vertraut. Seit
gut 10 Jahren haben sie auch als Quellen für weißes Licht
Ihren Einzug in die Beleuchtungstechnik angetreten. Hier
eröffnen Sie aufgrund ihres sehr kleinen und sehr hellen
Lichtpunktes neue Möglichkeiten in der Gestaltung von
Licht und Leuchten. Ständige Verbesserungen der Effizienz,
Farbwiedergabe und die fast unbegrenzte Farbwahl
ließ die LED zur „Lichtquelle der Zukunft“ avancieren.
Funktionsweise: Die LED besteht aus einem Halbleiterkristall
mit zwei unterschiedlich leitenden Bereichen. Legt
man zwischen dem n-leitenden Bereich mit Elektronen-
Überschuss und dem p-leitenden Bereich mit Elektronen-
Mangel eine Gleichspannung an, so kommt es an der
Trennschicht zwischen den beiden Bereichen zu einem
Ausgleich. Bei diesem Rekombinationsprozess wird elektromagnetische
Strahlung im sichtbaren Bereich erzeugt.
Diese Strahlung wird nur in einem schmalen Wellenlän-
20/16

20 Innenraumbeleuchtung
Lampen
genbereich abgegeben; dies bedeutet, dass die LED Licht
in einer intensiven, stark gesättigten Farbe abgibt. Hierbei
bestimmt das verwandte Halbleitermaterial den Farbton:
rot, grün, blau, gelb oder orange. Alle anderen Farben,
auch weiß, lassen sich durch die Kombination mehrerer
LEDs erzeugen. Die unterschiedlichen Weißtöne können
aus RGB (Rot, Grün, Blau) oder RGBY (Rot, Grün, Blau,
Gelb) erzeugt werden. Da jedoch die einzelnen LED-Typen
während ihrer Lebensdauer einen unterschiedlichen Rückgang
ihrer Lichtausbeute aufweisen, bleibt der einmal eingestellte
Farbton nicht stabil und muss unter Umständen
aufwendig nachgeregelt werden. Als Alternative zur Erzeugung
von weißem Licht mit LEDs hat sich die Konversionsmethode
etabliert. Ähnlich wie bei der Leuchtstofflampe
wird hier ein Teil des Lichtes einer blauen LED mit
einem Leuchtstoff in breitbandiges gelbrötliches Licht umgewandelt.
Zusammen mit der restlichen blauen Ausgangsstrahlung
ergibt sich weißes Licht, Bild 20-24. Je
mehr blaue Ausgangsstrahlung mit dem Leuchtstoff umgewandelt
wird, umso rötlicher ist der Weißton und umso
geringer ist die Lichtausbeute.
Der LED-Halbleiterkristall ist aufgrund seiner geringen
Größe nur in der Lage, eine sehr kleine elektrische Leistung
aufzunehmen. Begrenzend wirkt hierbei u. a. die
Wärme. Da mit steigender Temperatur an der Sperrschicht
sowohl die Lichtausbeute wie auch die Lebensdauer
sinkt, ist gerade bei LEDs im oberen Leistungssegment
eine sehr schnelle Ableitung der Wärme wichtig.
weißes Licht
Reflektor
LED-Chip
Innenraumbeleuchtung
Konversionsschicht
blaues Licht
Lichttechnische Daten: Die Lichtausbeute ist eines der
ständigen Optimierungsziele. Bei Drucklegung sind Werte
von 50 lm/W im Betriebzustand typisch. Es ist aber zu
erwarten, dass sich die Lichtausbeute in absehbarer Zeit
bis in den Bereich der Leuchtstofflampe (100 lm/W) steigern
lässt – abhängig von Lichtfarbe und Farbwiedergabeeigenschaft.
Elektrotechnische Daten: Für den Betrieb von LEDs ist
eine Gleichstromversorgung über Konverter nötig. Diese
sind in der Regel auf die zugehörige LED-Leuchte oder
das LED-Modul-System abgestimmt. Prinzipiell wird zwischen
Konstantstrom- und Konstantspannungs-Versorgung
unterschieden. LED-Lampen als Glühlampen-Ersatz
und LED-Leuchten verfügen in der Regel bereits
über einen integrierten Konverter, sodass der Netzbetrieb
möglich ist. LEDs lassen sich gut dimmen. Hierfür
sind allerdings spezielle, auf das jeweilige System abgestimmte
Steuermodule nötig.
Bauformen: Da die Entwicklung der LED als Quelle weißen
Lichtes noch relativ jung ist, haben sich typische
Bauformen noch nicht etablieren können. Allen LED-
Lichtquellen ist aber gemeinsam, dass der Licht abstrahlende
LED-Halbleiterkristall sehr klein ist, der zugehörige
Baukörper mitsamt des Kühlkörpers aber einen relativ
hohen Platzbedarf hat.
Anwendungsbereich: Da die einzelne LED nur mit einer
relativ geringen Leistung (0,5 – 3 W) betrieben werden
darf, ist sie kostengünstig überall dort einsetzbar, wo
eine relativ kleine Fläche beleuchtet werden soll (z. B.
Arbeitsplatz- oder Lese-Leuchte). Aufgrund ihres kleinen
Lichtpunktes lässt sich die LED leicht mit effektiven Linsen
versehen und so in der Akzentbeleuchtung für Bilder,
Skulpturen und Vitrinen einsetzen. Gegen den Einsatz in
der Allgemeinbeleuchtung von Arbeits- und Wohnräumen
sprechen zz. noch die große Anzahl der hierfür benötigten
LEDs und der damit verbundene Preis.
20-24 Blaue LED mit Konversionsschicht für weißes Licht
Anwendungshinweise: Sollen LEDs als Ersatz für andere
Lampen/Leuchten eingesetzt werden, so sollten sie
20/17

20 Innenraumbeleuchtung
Tageslicht
P 1,2
a
2
a
0,85m
Schnitt A-A
b=2-8m
b F
1,35m
a
0,85m 2,50m
1m
A
P 1
A
P 2
20-32 Beispiel für Mindestfensterbreiten nach DIN 5034
0 1 2 3 4 5 6 7 8m
1m
Grundriss
20-31 Lage der Bezugspunkte in DIN 5034 Teil 1
Verbauungswinkel = 0°
15°
30°
45°
b F/b=
55%
55-100%
n.a.
ten Verbauungswinkel (Bezugspunkt Fenstermitte) berücksichtigt.
Noch nicht vorhandene, aber baurechtlich
mögliche Gebäude sollten vorausschauend in die Planung
einbezogen werden. Die Brüstungshöhe beträgt
0,85 m, die Oberkante des Fensters liegt 0,30 m unter
der Raumhöhe aber mindestens 2,20 m über dem Fußboden.
Eine Fensterposition in Wandmitte erhöht die
Gleichmäßigkeit der Beleuchtung. Lichtschwächend wird
Doppelverglasung mit hellem Flachglas angenommen.
Um eine angemessene Sichtverbindung ins Freie zu gewährleisten,
soll der prozentuale Anteil der Fensterbreite
an der Raumbreite nicht weniger als 55 % betragen. Dabei
wird praxisgerecht angenommen, dass nach Einbau der
Fensterrahmen und -flügel einschließlich Versprossung eine
durchsichtige Fläche von 70 % verbleibt. Die Maße für
Fensterhöhe und -breite beziehen sich auf den Rohbau.
Im Folgenden wird ein Überblick für eine typische Wohnraumsituation
bei einer Raumhöhe von 2,50 m und einer
Teil 4. Die prozentuale Mindestfensterbreite für
Wohnräume soll im Rohbau nicht weniger als 55 %
der Raumbreite betragen. Bei großer Raumtiefe und
hohem Verbauungswinkel kann gegebenenfalls sogar
eine Fensterbreite von 100 % nicht mehr ausreichend
(n. a.) sein.
Fensterhöhe von 1,35 m gegeben. Die Angaben der
relativen Mindestfensterbreite sind vereinfacht dargestellt;
die exakten Werte sind der Norm zu entnehmen,
Bild 20-32.
Beispiel 1: Bei 0° Verbauungswinkel ist bis zu einer
Raumtiefe von a = 6 m eine relative Fensterbreite von
55 % ausreichend.
Beispiel 2: Bei 30° Verbauungswinkel genügt eine relative
Mindestfensterbreite von 55 % nur, wenn der Raum nicht
tiefer als 4,5 m ist. Bei Raumtiefen oberhalb von 6,5 m
wäre sogar eine Fensterbreite von 100 % nicht mehr
20/24

20 Innenraumbeleuchtung
Berechnung der Beleuchtungsstärke
ausreichend. Die Mindestfensterbreiten für Raumtiefen
zwischen 4,5 m und 6,5 m sind der Norm zu entnehmen.
5 Berechnung der Beleuchtungsstärke
Lichtplaner können auf Berechnungsverfahren zurückgreifen,
wenn in einem bestimmten Raumbereich eine
vorgegebene Beleuchtungsstärke (Definition siehe Abschnitt
9) eingehalten werden soll. Die Lampen- und
Leuchtenhersteller stellen für ihre Produkte die dazu erforderlichen
Angaben zur Verfügung. Für die Wohnraumbeleuchtung
werden solche Berechnungen in aller Regel
nicht durchgeführt; für Zweckbauten, z. B. Bürogebäude,
sind sie häufig unumgänglich.
Die beiden nachfolgend für den Einsatz von Leuchten
vorgestellten Rechenverfahren sollen lediglich einen
Einblick in die beleuchtungstechnische Planung geben.
Dem professionell tätigen Planer stehen hierfür Rechenprogramme
zur Verfügung.
5.1 Wirkungsgradverfahren
xionsgraden von Decke, Wänden und Boden sowie der
Lichtstärkeverteilung der Leuchte ab.
Für häufig vorkommende Leuchten sind η LB und η R tabelliert.
In diesen Tabellen ist der Raumindex
mit a = Raumtiefe, b = Raumbreite, h = Leuchtenhöhe
über Arbeitsebene, Bild 20-33.
Schließlich ergibt sich für eine gewählte Beleuchtungsstärke
die erforderliche Lampenzahl zu
n =
η B = η LB · η R
k =
a · b
h(a + b)
A · E
Φ La · η R · η LB ·
oder – bei bekannter Lampenzahl – die mittlere Beleuchtungsstärke
zu
n · Φ
E = La · η R · η LB ·
A
Das Wirkungsgradverfahren ist eine Methode, mit der
sich Anzahl und Watttage der einzusetzenden Lampen
bzw. Leuchten überschlägig ermitteln lassen. Die Berechnung
der mittleren Beleuchtungsstärke E in einem
Raum erfolgt hierbei für eine waagrechte, den gesamten
Raum ausfüllende Fläche A (Nutzfläche) in 0,75 m Höhe
über dem Boden. Auch andere Höhen können eingesetzt
werden. Die Fläche A erhält direktes Licht von den im
Raum verteilten Lichtquellen, aber auch durch Mehrfachreflexion
an Wänden, Decke und Fußboden.
Der Beleuchtungswirkungsgrad η B gibt an, wie viel von
der Lichtleistung der Lampen die Leuchte verlässt und
insgesamt auf die Nutzfläche fällt. Er setzt sich aus dem
Leuchtenbetriebswirkungsgrad η LB sowie dem Raumwirkungsgrad
η R zusammen. Der Raumwirkungsgrad η R
hängt von der Raumgeometrie (Raumindex k), den Refle-
E : mittlere Beleuchtungsstärke in lx
A: Raumgrundfläche in m 2
Φ La : Lichtstrom einer Lampe in lm
n: Zahl der Lampen im Raum
WF Wartungs-Faktor – berücksichtigt Lichtverlust
durch Alterungs- und Verschmutzung
von Lampe, Leuchte und Raum und kann im
Wohnhaus mit 0,75 angenommen werden
η LB : Leuchtenbetriebswirkungsgrad, tabelliert
η R : Raumwirkungsgrad, tabelliert
Beispiel: In einem Bastel- und Hobbyraum soll mit Spiegelrasterleuchten
(engstrahlend) eine mittlere Beleuchtungstärke
von 500 lx (normale Sehaufgaben) realisiert
werden. Jede Leuchte ist mit zwei stabförmigen 28 W
Leuchtstofflampen, Durchmesser 16 mm, Lichtfarbe
Innenraumbeleuchtung
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20 Innenraumbeleuchtung
Berechnung der Beleuchtungsstärke
Lichtstärkeverteilungskurven
direkt;
stark gerichtet
90°
Reflexionsgrade
Beispiele für Leuchten
Decke 0,8 0,5 0,3 0 Darstellunbetriebs-
Leuchtentyp Leuchten-
Wände 0,5 0,3 0,5 0,3 0,3 0
wirkungs-
grad η Boden 0,3 0,1 0,3 0,1 0,3 0,1 0,3 0,1 0,1 0
LB
Raumindex
k Raumwirkungsgrad η R in %
Spiegelraster
eng strahlend
60
direkt;
tief strahlend
60°
30°
0,6
1,0
1,5
61
80
95
58
75
86
54
73
88
52
69
82
59
76
90
57
73
84
53
70
84
51
68
80
51
67
79
46
62
75
Spiegelreflektor
einlampig
2,0 102 91 96 87 95 89 91 86 84 80
Rundreflektor
3,0 111 97 106 95 103 95 99 92 91 87
eng strahlend
5,0 119 102 115 100 109 98 106 97 96 92
Raumindex
k Raumwirkungsgrad η R in %
Wanne
prismatisch
80
75
65
90°
60°
30°
direkt;
breit strahlend
90°
60°
30°
0,6
1,0
1,5
52
73
89
49
67
81
43
64
81
42
60
75
49
69
83
48
65
78
42
61
77
41
59
73
41
58
72
35
52
66
Grobraster
weiß,
Spiegelraster
2,0 97 86 89 81 90 83 84 79 78 73 Spiegelreflektor,
3,0 107 94 101 90 99 91 94 88 86 81
5,0 116 100 111 97 106 96 102 94 93 88
mehrlampig
Raumindex
k Raumwirkungsgrad η R in %
Wanne
opal
0,6 47 45 38 37 45 43 37 36 36 29
Reflektor
1,0 67 62 58 54 63 60 55 53 52 45
weiß
1,5 84 76 75 69 78 73 71 68 66 60
2,0 93 83 84 77 86 80 79 75 73 67 Opalglasscheibe,
3,0 104 91 98 87 96 88 91 84 83 77
5,0 114 98 109 95 104 94 100 92 90 86
Glühlampe
60
70
50
70
50
20-33 Raumwirkungsgrade für verschiedene Leuchten
warmweiß 830, Lichtstrom jeweils 2600 lm, bestückt. Die
Reflexionsgrade der Raumbegrenzungsflächen werden
abgeschätzt auf: Decke 0,8, Wände 0,3 und Boden 0,3.
Die Raummaße sind: Raumtiefe a = 4 m, Raumbreite
b = 4 m, Raumhöhe 2,75 m. Die Leuchtenhöhe über der
Nutzebene beträgt h = 2 m.
Der Raumindex berechnet sich zu k ≈ 1, entsprechend
entnimmt man den Tabellen einen Raumwirkungsgrad
von 73 %; der Betriebswirkungsgrad der Leuchten beträgt
70 %. Der Wartungsfaktor lässt sich für im Wohnhaus
typische Lampen, Leuchten und Wartungsintervalle
durch den Wert 0,75 abschätzen. Für den kommerziellen
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