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licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtInhaltMedium Licht 2Vom Licht der Natur ... zum künstlichen Licht 4Licht – physikalisch betrachtet 6Licht – physiologisch betrachtet 9Größen und Begriffe der Lichttechnik 12Die Gütemerkmale der Beleuchtung 15Beleuchtungsniveau –Wartungswert und Leuchtdichte 16Blendungsbegrenzung – Direktblendung 18Blendungsbegrenzung – Reflexblendung 20Harmonische Helligkeitsverteilung 22Lichtrichtung und Schattigkeit 24Lichtfarbe 26Farbwiedergabe 28Lichterzeugung durch Temperaturstrahler,Entladungslampen und LEDs 30Lampen 34Leuchten – Allgemeine Anforderungenund lichttechnische Eigenschaften 36Leuchten – Elektrotechnische Eigenschaften,Vorschaltgeräte 40Leuchten – Betriebsgeräte, Regeln, Steuern,BUS-Systeme 44Leuchten 48Beleuchtungsplanung 50Messen von Beleuchtungsanlagen 52Beleuchtungskosten 54Energieeffizientes Licht 56Licht und Umwelt 58Normen, Literatur 59Die Publikationen von licht.de 60Impressum und Bildnachweis 61

01 02[01] „Wohnzimmer mit der Schwester desKünstlers“ (1847), Adolf Menzel (1815 – 1905),Neue Pinakothek, München[02] „Caféterrasse am Abend“ (1888), Vincentvan Gogh (1853 – 1890), Rijksmuseum Kröller-Müller, Otterlo, Niederlande[03] „Der Nachtwandler“ (1927), René Magritte(1898 – 1967), in Privatbesitz031

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtMedium LichtSchon immer hat das Medium Licht die Menschen interessiert – natürlich auch in der Kunst und Architektur.Helligkeit und Schatten, Farbigkeit und Kontrast beeinflussen die Atmosphäre und Stimmung einer räumlichenSituation oder auch nur eines flüchtigen Augenblicks.Für alle, die in das Thema Licht und Beleuchtung„einsteigen“ oder sich allgemeinmit den Grundkenntnissen der Beleuchtungstechnikvertraut machen möchten, istdas Heft 01 der licht.de-Schriftenreihelicht.wissen bestimmt. Es ist zugleich derEinstieg in eine Schriftenreihe, die allen, dieauf dem Gebiet der Beleuchtung planen,sich kundig machen wollen oder Entscheidungenzu treffen haben, mit Informationenzur Lichtanwendung Hilfestellung gebenmöchte.Zentrales Ziel aller licht.de-Veröffentlichungenist es, Bewusstsein für ein Medium zuentwickeln, dessen man sich ohne großenNachdenkens gerne bedient und dessenVerfügbarkeit als selbstverständlich vorausgesetztwird. Erst wenn man sich näher mitdem „Lichtmachen“, der künstlichen Beleuchtung,befassen muss, wird es oftmalsschwieriger, weil technischer.Eine wirkungsvolle Lichtanwendung setztentsprechende technische Kenntnisse voraus– bei dem Planer selbstverständlich,bei dem zu Beratenden in Grundzügenwünschenswert, allein schon deshalb, umGespräche über „Gutes Licht“ zu erleichtern.Diese Voraussetzungen durch vermitteltesBasiswissen und Informationen überLicht, Lampen und Leuchten zu verbessern,ist das Grundanliegen dieser Publikationund der sich daran anschließendenweiteren Hefte.Licht hat weiterhin eine chronobiologischeWirkung auf den menschlichen Organismus.Heute weiß man, dass ein speziellerEmpfänger in der Netzhaut z. B. dasSchlafhormon Melatonin steuert. Licht beeinflusstund synchronisiert so unsere „innereUhr“, den circadianen Rhythmus, derdurch den Wechsel von Tag und Nachtsowie die Jahreszeiten gesteuert wird unddamit aktive und passive Phasen des Menschenregelt.Die Schriften von licht.de wollen deshalbnicht nur über die Physik des Lichts informieren,sondern auch die physiologischeund psychologische Wirkung von gutemLicht sowie Ideen und Hinweise für die richtigeAnwendung von Licht in verschiedenenBereichen vermitteln – von der Straßenbeleuchtungüber die Beleuchtung in Industrie,Schulen und Büros bis hin zur Beleuchtungdes Wohnumfeldes.[04] Farbiges Licht setzt Akzente.Licht wird in diesen Heften aber nicht nur alsphysikalische Strahlung verstanden, sondernin seiner ganzen Bedeutung für den Menschen.Licht spielt als visuell wirksameStrahlung in erster Linie eine physiologischeRolle, indem es die Sehleistung beeinflusst,und hat auch eine psychologische Wirkung,die auf unser Wohlbefinden einwirkt.2

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licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtVom Licht der Natur … zum künstlichen LichtLicht ist Leben – einfacher lässt sich die Verknüpfung von Licht und Leben nicht beschreiben.Der Mensch orientiert sich vorrangig mitseinen Augen – seine Umwelt ist eine Sehwelt.Das Auge ist das wichtigste Sinnesorganund empfängt etwa 80 % aller Informationen.Ohne Licht wäre dies unmöglich –Licht ist das Medium, das die visuelle Wahrnehmungerst möglich macht.Ungenügendes oder gar kein Licht ruft Unsicherheithervor – es fehlen Informationenund Orientierungsmöglichkeiten, z. B. umden Weg „sicher zu finden“. Künstliche Beleuchtungwährend der Dunkelstunden vermitteltdagegen ein „sicheres Gefühl“.Licht dient also nicht nur dem Sehen, sondernnimmt Einfluss auf unser Wohlbefindenund unsere Stimmung.Beleuchtungsniveau, Lichtfarbe, Schattenwirkungoder der Wechsel von Hell/Dunkelbeeinflussen augenblickliche Empfindungenund bestimmen den Lebensrhythmus desMenschen.Bei Sonnenlicht werden z. B. Beleuchtungsstärkenvon etwa 100.000 Lux gemessen,im Schatten unter einem Baum ungefähr10.000 Lux, in einer mondhellen Nacht 0,2Lux und beim Sternenlicht noch weniger.Die meiste Zeit des Tages verbringen wirheute in Innenräumen – bei Beleuchtungsstärkenzwischen 50 und 500 Lux. Da Lichtder natürliche „Zeitgeber“ des Menschenist, aber erst bei relativ hoher Intensitätfür das circadiane System wirksam wird( 1.000 Lux), leben wir meist in „chronobiologischerFinsternis“. Die Folgen sindSchlafstörungen, Energielosigkeit, Verstimmungenoder sogar schwere Depressionen.Wie gesagt: Licht ist Leben. Eine gute Beleuchtungist wichtig, um unsere Welt zusehen. Was wir sehen wollen, muss beleuchtetsein. Gutes Licht beeinflusst aberauch unsere Empfindungen und damit unsereLebensqualität.Vor etwa 300.000 Jahren begann derMensch das Feuer als Wärme- und Lichtquelleeinzusetzen. Die leuchtende Flammeermöglichte ein Leben in Höhlen, in die nieein Sonnenstrahl gelangte.Die großartigen Zeichnungen in der Höhlevon Altamira können nur bei künstlichemLicht entstanden sein – vor etwa 15.000Jahren. Das Licht der Lagerfeuer, der Kienspäneund der Öl- und Talglampen war imLeben prähistorischer Menschen eine denLebensablauf entscheidend veränderndeErrungenschaft.Doch nicht nur in Räumen wurde Licht geschaffen,sondern auch im Freien. Um 260vor Christus wurde der Leuchtturm vor Alexandriaerbaut und es gibt aus dem Jahre378 nach Christus Hinweise auf „Lichter aufden Gassen“ – auf die Straßenbeleuchtungin Antiochia.Sehr früh begann der Mensch, die Trägerder kostbaren lichtspendenden Flammekunstvoll und zweckmäßig zu gestalten. Dieüber Jahrtausende verwendeten Lampenfür flüssige Brennstoffe wurden jedoch erst1783 von Aimé Argand mit der Erfindungdes Rundbrenners entscheidend verbessert.Ebenfalls 1783 wurde nach einem Verfahrenvon Minckelaers aus Steinkohle das„Leuchtgas“ für die Gaslaternen gewonnen.Fast gleichzeitig begannen Versuche mitelektrischen Bogenlampen, die jedoch erstdann praktische Bedeutung erlangten, alsWerner Siemens 1866 mit Dynamo-MaschinenElektrizität auf wirtschaftliche Art erzeugenkonnte. Doch erst als Th. A. Edison1879 die von dem deutschen UhrmacherJohann Heinrich Goebel schon 1854 erfundeneGlühlampe „neu erfand“ und zur technischenAnwendung entwickelte, beganndas eigentliche Zeitalter der elektrischenBeleuchtung.Mit jeder neuen Lichtquelle – vom Lagerfeuer,dem Kienspan, der Kerze bis hin zurGlühlampe – wurden „Leuchten“ entwickelt,die diese „Lampen“ anwendbar machten.Die Entwicklung von Lampen und Leuchtenhat in den letzten Jahrzehnten einen dynamischenVerlauf genommen, die modernsteTechnologien, neue optische Systeme,neue Werkstoffe, optimale Wirtschaftlichkeitund zunehmend Umweltbelange einbezieht.4

05 0607 08 09[05] Das Licht der Sonne bestimmt mit seinemsich über das Jahr verändernden Tag-Nacht-Wechsel das Leben.[06] Nachts beträgt das Licht von Mond undSternen nur noch den 500.000sten Teil desSonnenlichtes.[07] Regenbogen: Die Regentropfen wirkenals Prisma.[08] Der Fortschritt bei der Entwicklung elektrischerEntladungslampen hat zusammen mitmodernen Leuchten zu leistungsstarken Beleuchtungengeführt.[09] Ein Leben ohne künstliche Beleuchtungist für die meisten Menschen nicht mehr vorstellbar.[10] Seit mehr als 2.000 Jahren erleuchtetKunstlicht den Himmel und gibt den MenschenSicherheit und Orientierung.105

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLicht – physikalisch betrachtetSchon immer waren die Menschen vom Licht fasziniert und bestrebt hinter sein Geheimnis zu kommen.Dabei entstanden heute skurril anmutende, damals aber durchaus ernsthaft vertretene Theorien.Da z. B. zwischen einer leuchtendenFlamme und dem sichtbaren Gegenstandkeine Verbindung zu erkennen war, vermuteteman, dass vom Auge „Sehstrahlen“ausgingen, die vom Objekt reflektiert würdenund in die Augen zurückfielen. Nur,wenn diese Theorie richtig wäre, müssteman auch im Dunkeln sehen können …Durch Beobachtung des innersten der viervon Galileo Galilei entdeckten großen Jupiter-Mondekonnte O. Römer 1675 eineAngabe über die Lichtgeschwindigkeit machen:2,3 x 10 8 m/s.Genauer sind die Messungen der Lichtgeschwindigkeitnach einem von LeonFoucault angegebenen Versuchsaufbaumit 2,98 x 10 8 m/s. Für die Lichtgeschwindigkeitim leeren Raum und in Luft wirdallgemein der aufgerundete Wert von 3 x10 8 m/s gleich 300.000 km/s benutzt.Entsprechend benötigt das Licht etwa 1,3 svom Mond zur Erde, von der Sonne zurErde etwa 8 1 ⁄3 Minuten. Von dem FixsternAlpha im Zentaurus braucht es bereits4,3 Jahre, vom Andromeda-Nebel etwa2.500.000 Jahre und von den entferntestenSpiralnebeln mehr als 5 Milliarden Jahre.Anschauliche Modelle des Lichtes gestattetenes, beobachtete Gesetzmäßigkeitenund Wirkungen zu beschreiben.Das Korpuskular-Modell des Lichtes, nachdem sich Energieeinheiten (Quanten) mitLichtgeschwindigkeit geradlinig von derLichtquelle ausbreiten, wurde von IsaacNewton entwickelt. Das Wellenmodell desLichtes, nach dem man sich Lichterscheinungenähnlich wie die Schallvorgänge vorzustellenhat, stammt von Christiaan Huygens.Über 100 Jahre lang war unter denWissenschaftlern keine Einigkeit darüber zuerzielen, welches Modell das richtige sei.Heute werden zur Erklärung der Eigenschaftendes Lichtes beide Modellvorstellungenangewendet: Licht ist der sichtbareTeil der elektromagnetischen Strahlung, dieaus schwingenden Energiequanten besteht.Wiederum Newton entdeckte, dass weißesLicht Farben enthält. Richtet man ein engesLichtbündel auf ein Glasprisma und projiziertdie austretenden Strahlen auf eineweiße Fläche, so wird das farbige Lichtspektrumsichtbar.In einem weiteren Versuch richtete Newtondie farbigen Strahlen auf ein zweites Pris -ma, aus dem dann wieder weißes Lichtaustrat. Das war der Beweis, dass weißesSonnenlicht die Summe aller Farben desSpektrums ist.Im Jahre 1822 gelang es Augustin Fresneldie Wellenlänge des Lichtes zu bestimmenund zu zeigen, dass jeder Spektralfarbeeine ganz bestimmte Wellenlänge zukommt.Sein Ausspruch „Licht zu Lichtgebracht ergibt Dunkelheit“ fasst seineErkenntnis zusammen, dass Licht gleicherWellenlänge sich gegenseitig auslöscht,wenn es in entsprechender Phasenlagezueinander gebracht wird.Max Planck beschreibt die Quantentheoriemit der Formel:E = h · Die Energie E eines Energiequants (einerStrahlung) ist proportional abhängig vonderen Frequenz , multipliziert mit einerKonstanten h (Planck’sches Wirkungsquantum).6

111213 14[11] In dem weiten Bereich der elektromagnetischenStrahlung nimmt das sichtbare Licht nurein schmales Band ein.[12] Mithilfe eines Prismas wird „weißes“Sonnenlicht in seine Spektralfarben zerlegt.[13] Das Prisma summiert Spektralfarben zuweißem Licht. Sonnenlicht ist die Kombinationaller Farben seines Spektrums.[14] Zerlegt man das künstliche Licht einerLeuchtstofflampe, so wird ersichtlich, dass jenach Typ die einzelnen Spektralfarben mehroder weniger wiedergegeben werden.[15] Sowohl das Korpuskular- als auch dasWellen-Modell des Lichtes werden eingesetzt,um seine Wirkungen und Gesetzmäßigkeitenanschaulich zu beschreiben.157

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtDie Atmosphäre um die Erde lässt sichtbare,ultraviolette und infrarote Strahlung sodurch, dass organisches Leben möglich ist.Das Maß der Wellenlänge ist der Nanometer(nm) = 10 -9 m = 10 -7 cm. Ein Nanometerist der zehnmillionste Teil eines Zentimeters.Licht ist der relativ kleine Bereich innerhalbder elektromagnetischen Strahlung, für diedas Auge empfindlich ist. Das Lichtspektrumreicht von 380 nm (violett) bis 780 nm (rot).Zu jeder Wellenlänge gehört ein bestimmterFarbeindruck, und vom kurzwelligen Violettüber Blau, Blaugrün, Grün, Grüngelb,Orange bis zum langwelligen Rot weist dasSpektrum des Sonnenlichtes einen kontinuierlichenÜbergang auf.Farben oder farbige Gegenstände werdennur farbig gesehen, wenn im Spektrum derLichtquelle auch diese Farben vorhandensind. Das ist z. B. bei der Sonne, den Glühlampenund Leuchtstofflampen mit sehrguten Farbwiedergabeeigenschaften derFall.16Oberhalb und unterhalb der sichtbarenStrahlung werden im Strahlungsspektrumder Infrarot-Bereich (IR) und der Ultraviolett-Bereich (UV) definiert.Der IR-Bereich umfasst die Wellenlängenzwischen 780 nm und 1 mm und ist für dasAuge unsichtbar. Erst wenn IR-Strahlungauf einen Gegenstand trifft, wird sie absorbiertund in Wärme umgewandelt. Ohnediese Wärme strahlung der Sonne würdedie Erde in ewigem Eis erstarren. Heutekommt dem Sonnenlicht bei der alternativenEnergie gewinnung, z. B. im Bereichder Photovoltaik und der Solartechnik, einezunehmende technisch-ökologische Bedeutungzu.Für das Leben auf der Erde ist die richtigeDosierung der Strahlung im UV-Bereichwichtig. Entsprechend der biologischenWirkung unterscheidet man die Bereiche> UV-A (315 bis 380 nm), Bräunung derHaut, Solarien;17 18> UV-B (280 bis 315 nm), Erythemwirkung(Hautrötung), Sonnenbrand;> UV-C (100 bis 280 nm), Zellzerstörung,Entkeimungslampen.Neben der positiven Wirkung der ultraviolettenStrahlung – z. B. UV-B für den Aufbaudes Vitamin D – kann ein Zuviel davonauch zu Schädigungen führen. Die Ozonschichtder Atmosphäre schützt uns vorschädlicher UV-Strahlung, insbesonderevor UV-C. Wird sie in ihrer Wirkung beeinträchtigt(„Ozonloch“), kann das nachteiligeFolgen für das Leben auf der Erde haben.[16] Ein Prisma macht das farbige Spektrumdes Lichts sichtbar.[17+18] Im Vergleich zum Tageslicht wirkt einerote Rose im monochromatischen gelben Lichtder Natriumdampf-Niederdrucklampe unnatürlich,da deren Spektrum kein Rot, Blau undGrün enthält und diese Farben somit nicht wiedergibt.8

Licht – physiologisch betrachtetDer optische Teil des Auges lässt sich mit dem einer fotografischen Kamera vergleichen.Die bilderzeugende Optik besteht aus derHornhaut, der Linse und dem dazwischenliegendenKammerwasser. Die notwendigeAnpassung der Brennweite für scharfesSehen unterschiedlich entfernter Objektewird durch eine Krümmungsänderung derbrechenden Flächen der Augenlinse bewirkt.Diese Akkommodationsfähigkeitnimmt mit dem Alter infolge der Verhärtungdes Linsenkörpers ab.Die vor der Augenlinse liegende Regenbogenhautoder Iris wirkt mit ihrer veränderbarenzentralen Öffnung – der Pupille – wieeine einzustellende Blende und kann deneintretenden Lichtstrom in einem Bereichvon etwa 1:16 regeln. Gleichzeitig verbessertsie die Tiefenschärfe. Das Augeninnereist mit einer klar durchsichtigen Masse,dem Glaskörper, ausgefüllt.Die Netzhaut auf der Augeninnenwand istdie „Projektionsfläche“ und trägt etwa 130Millionen Sehzellen. Sie hat nahe der optischenAchse des Auges eine kleine Vertie-fung, die Sehgrube, in der die Sehzellen fürdas Tages- und Farbensehen besondersdicht angeordnet sind und die damit dieStelle der höchsten Sehschärfe ist.Zwei Arten von Sehzellen – die Zapfen unddie Stäbchen – übernehmen je nach denHelligkeiten (Leuchtdichten) das Sehen:Die etwa 120 Millionen Stäbchen sind fürdas HeIligkeitssehen hochempfindlich, fürdas Farbsehen jedoch relativ unempfindlich.Sie sind daher bei niedrigen Leuchtdichte-Niveaus bevorzugt tätig (Nachtsehen); ihremaximale spektrale Empfindlichkeit liegt imBlaugrün bei 507 nm.Die etwa 7 Millionen Zapfen sind die fürdas Farbsehen empfindlicheren Rezeptorenund übernehmen bei höheren Leuchtdichtendas so genannte Tagessehen; ihremaximale spektrale Gesamtempfindlichkeitliegt im Gelbgrün bei 555 nm. Durch dieExistenz von drei Zapfenarten mit je eineranderen spektralen Empfindlichkeit (rot,[19] Die Augen sind ein Sinnesorgan mitaußergewöhnlichen Fähigkeiten. Nur wenige,aber hochsensible „Bauteile“ ergänzen sich zueinem erstaunlichen Seh-Instrument:a Hornhautb Linsec Pupilled Regenbogenhaut (Iris)e Linsenbänder/Linsenmuskelf Glaskörperg Lederhauth Netzhaut (Retina)i Blinder Fleckj Sehgrube (Fovea centralis)k Sehnerv[20] Kurve der relativen spektralen Hellempfindlichkeitfür Tagessehen (Zapfen) V()und Nachtsehen (Stäbchen) V‘()19 209

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem Licht43122122 23 24grün, blau), die zusammen einen „Farbeindruck“bewirken, wird das Farbensehenmöglich.Die Fähigkeit des Auges, sich an höhereoder niedrigere Leuchtdichte-Niveaus an -zupassen, wird als Adaptation bezeichnet.Der Bereich der Anpassungsfähigkeit erstrecktsich über Leuchtdichten im Verhältnisvon 1:10 Milliarden. Hierbei regelt diePupille den eintretenden Lichtstrom in ei -nem Umfang von nur etwa 1:16, währendder weit größere Bereich durch die „Parallel-Schaltung“der Ganglien-Zeilen beeinflusstwird.Der jeweilige Adaptationszustand bestimmtdie augenblickliche Sehleistung. Je höheralso das Beleuchtungsniveau ist, umsohöher ist auch die Sehleistung und umsogeringer sind die Sehfehler. Der Adaptationsverlauf,und damit die Adaptationszeit,hängt von den Leuchtdichten am Beginnund am Ende der Helligkeitsänderung ab.Die Zeit der Dunkeladaptation ist länger alsdie der Helladaptation. Das Auge brauchtetwa 30 Minuten um sich von dem Beleuchtungsniveaueines Arbeitsraumes aufdie Dunkelheit bei Nacht im Freien einzustellen.Die Zeit zur Helladaptation beträgtdagegen nur Sekunden.10Formenempfindlichkeit und Sehschärfe sindVoraussetzungen, um Einzelheiten zu erkennen.Die Sehschärfe hängt außer vomAdaptationszustand auch von dem Auflösungsvermögender Netzhaut und von derQualität der optischen Abbildung ab. ZweiPunkte werden gerade dann noch getrenntvoneinander erkannt, wenn sie so auf derNetzhaut abgebildet werden, dass jeweilsdas Bild eines Punktes auf einem Zapfenliegt und sich ein weiterer Zapfen „ungereizt“dazwischen befindet.Gründe für ungenügende Sehschärfe könnensein: Augenfehler, wie Kurz- oder Übersichtigkeit;zu geringe Kontraste; zu geringeLeuchtdichten.Sehen und Erkennen hat 4 Mindest-Voraussetzungen:1. Zum Sehen von Objekten bedarf es einerMindestleuchtdichte (Adaptationsleuchtdichte).Objekte, die am hellen Tag mühelosauch im Detail zu erkennen sind, verschwimmen in der Dämmerung und sind imDunkeln schließlich nicht mehr wahrnehmbar.2. Um ein Objekt erkennen zu können,muss es einen Helligkeitsunterschied gegenüberder unmittelbaren Umgebung aufweisen(Mindestkontrast). In der Regel istdies gleichzeitig ein Farbkontrast und einLeuchtdichtekontrast.3. Objekte müssen eine Mindestgrößehaben.4. Für die Wahrnehmung bedarf es einerMindestzeit. Ein Geschoss z. B. ist viel zuschnell. Langsam anlaufende Räder sind imDetail zu erkennen, bis diese bei höherenUmdrehungen immer undeutlicher werden.Die Beleuchtungstechnik hat die Aufgabe,aufgrund der Kenntnis der physiologischoptischenEigenschaften des Auges – z. B.durch hohe Leuchtdichte und Leuchtdichtegleichmäßigkeitim Gesichtsfeld – guteSehbedingungen zu schaffen.

[21] Schematischer Aufbau der Netzhaut:1 Ganglien-Zellen2 Bipolare Zellen3 Stäbchen4 Zapfen[22 – 24] Die Adaptation des Auges: Kommtman aus dem Hellen in einen dunklen Raum,sieht man zuerst „nichts“ – erst im Lauf der Zeittreten die einzelnen Gegenstände aus dem Dunkelhervor.[25] Werden zwei Punkte mit 0,3 mm Abstandaus einer Entfernung von 2 m Abstand erkannt,beträgt die Sehschärfe 2. Muss man 1 m an dasDetail herangehen um es zu erkennen, beträgtdie Sehschärfe nur 1.[26 – 32] Sehen und Erkennen hat vier Voraussetzungen:Mindestleuchtdichte, Mindestkont -rast, Mindestgröße, Mindestzeit.252628312729 303211

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtGrößen und Begriffe der Lichttechnik33 3534 36Der Lichtstrom ist die Lichtleistung einer Lampe. Er wird in Lumen (Im) gemessen.Werte darüber findet man in den Listen der Lampenhersteller.Eine Glühlampe 100 W hat etwa 1.380 Im, eine Kompaktleuchtstofflampe20 W mit eingebautem elektronischen Vorschaltgerät(EVG) etwa 1.200 Im.Die Lichtstärke Iist der Teil des Lichtstromes, der in eine bestimmte Richtung strahlt.Sie wird in Candela (cd) gemessen.Die Lichtstärkeverteilung von Reflektorlampen und Leuchten wirdgrafisch in Form von Kurven dargestellt. Man nennt sie Lichtstärkeverteilungskurven(LVK).Um die LVK verschiedener Leuchten vergleichen zu können, sind sieüblicherweise einheitlich auf 1.000 Im = 1 klm bezogen.Dies wird in der LVK mit der Angabe cd/klm gekennzeichnet. DieDarstellung erfolgt in Polarkoordinaten, für Scheinwerfer häufig inxy-Koordinaten.12

3739L38 40Die Leuchtdichte Lgemessen in Lichtstärke pro Flächeneinheit (cd/m 2 ), beschreibtden HeIligkeitseindruck, den eine beleuchtete oder leuchtendeFläche dem Auge vermittelt. Bei Lampen verwendet man die„handlichere“ Einheit cd/cm 2 . Die Leuchtdichte beschreibt diephysiologische Wirkung des Lichtes auf das Auge und wird in derAußenbeleuchtung als Planungsgröße verwendet. Für vollkommendiffus reflektierende Oberflächen – wie sie oft in Innenräumenvorkommen – kann die Leuchtdichte in cd/m 2 aus der BeleuchtungsstärkeE in Lux und dem Reflexionsgrad berechnet werden:Die Beleuchtungsstärke Ewird horizontal und vertikal in der Maßeinheit Lux (Ix) gemessen. DieBeleuchtungsstärke gibt den Lichtstrom an, der von der Lichtquelleauf eine bestimmte Fläche trifft.L = · E13

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtDie Lichtausbeute Der Reflexionsgrad Wartungsfaktor WFist der Lichtstrom einer Lampe bezogenauf ihre elektrische Leistungsaufnahme. DieLichtausbeute wird in Lumen pro Watt(Im/W) angegeben.Zum Beispiel:Eine Glühlampe hat ca. 14 Im/W, eineKompaktleuchtstofflampe 20 W mit eingebautemEVG ca. 60 Im/W.Der Leuchtenbetriebswirkungsgrad LBist das Verhältnis von abgegebenem Lichtstromder Leuchte zu dem Lichtstrom derin ihr betriebenen Lampen, gemessen untergenormten Betriebsbedingungen.Die Blendungist lästig. Sie kann direkt von Lampenausgehen oder indirekt von Reflexen aufglänzenden Flächen.Die Blendung ist abhängig von der Leuchtdichteund Größe der Lichtquelle, ihrerLage zum Betrachter, der Helligkeit desUmfeldes und des Hintergrundes. Die Blendungsollte durch richtige Anordnung undAbschirmung der Leuchten und überlegteAuswahl der Farben und Oberflächenstrukturder Raumflächen so gering wie möglichgehalten werden – ganz vermeiden kannman sie nicht.Direktblendung ist besonders in der Straßenbeleuchtungzu vermeiden, weil sie dieVerkehrssicherheit beeinträchtigt.Besondere Beachtung gilt der Vermeidungvon Reflexblendung z. B. bei der Planungvon Bildschirmarbeitsplätzen.besagt, wie viel Prozent des auf eine Flächeauffallenden Lichtstroms reflektiert wird. Erist eine wichtige Größe für die Berechnungder Innenraumbeleuchtung.Dunkle Flächen benötigen eine hohe, hellereeine geringere Beleuchtungsstärke, umden gleichen HeIligkeitseindruck zu erzeugen.In der Straßenbeleuchtung ist darüber hinausauch die räumliche Verteilung des reflektiertenLichtes aufgrund des richtungsabhängigenReflexionsgrades (z. B. einerabgefahrenen Straßenoberfläche) einewichtige Planungsgröße.Wartungswerte der BeleuchtungsstärkeE _ m bzw. der Leuchtdichte L_ mrichten sich nach der zu leistenden Sehaufgabe.Werte der Beleuchtungsstärke für dieInnenraumbeleuchtung stehen in der europaeinheitlichenNorm DIN EN 12464-1;Werte für „Arbeitsstätten im Freien“ gibtDIN EN 12464-2 vor.Werte für die Beleuchtungsstärke bzw. fürdie Leuchtdichte der Straßenbeleuchtungenthält die DIN EN 13201-2. Die ebenfallsharmonisierte europäische Norm DIN EN12193 gilt für die Sportstättenbeleuchtung.Wartungswerte sind örtliche Mittelwerte derBeleuchtungsanlage, die zu keiner Zeit unterschrittenwerden dürfen.Die Gleichmäßigkeitder Beleuchtungsstärke bzw. der Leuchtdichteist ein weiteres Qualitätsmerkmal.Sie wird als Verhältnis der minimalen zurmittleren Beleuchtungsstärke (g 1= E min/E _ )bzw. in der Straßenbeleuchtung als Verhältnisder minimalen zur mittleren Leuchtdichte(U 0= L min/L _ ) angegeben.Durch die Alterung und Verschmutzung vonLampen, Leuchten und Raum sinkt die Beleuchtungsstärkebzw. die Leuchtdichte imLaufe der Zeit.Nach den harmonisierten europäischenNormen müssen zwischen Planer und BetreiberWartungsfaktoren vereinbart und dokumentiertwerden, die den Neuwert derBeleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte inBezug auf den Wartungswert festlegen.Ist das nicht möglich, wird für die Innenraumbeleuchtungein Wartungsfaktor beinormalen Alterungs- und Verschmutzungsbedingungenvon 0,67, bei kritischen Bedingungenbis zu 0,5 empfohlen. Wartungswertund Wartungsfaktor bestimmen denNeuwert: Wartungswert = Neuwert x Wartungsfaktor.In bestimmten Anwendungsfällen ist dasVerhältnis der minimalen zur maximalenBeleuchtungsstärke g 2= E min/E maxvonBedeutung.14

Die Gütemerkmale der BeleuchtungIn der Summe stehen die Gütemerkmale für Beleuchtungsqualität. Daher genügt es nicht, eine Beleuchtungsanlagenur nach einem Merkmal, zum Beispiel der Beleuchtungsstärke, auszulegen.Analog den unterschiedlichen Tätigkeiten inBeruf und Freizeit – z. B. in einem Buchlesen, feinste elektronische Bauteile montieren,technische Zeichnungen erstellen, ineiner Druckerei Farbkontrollen durchführenusw. – sind auch die Sehaufgaben in ihrenAnforderungen unterschiedlich. Aus diesenSehaufgaben leiten sich die Anforderungenan die Güte der Beleuchtung ab.Die Qualität der Planung und Ausführung istmaßgebend für die Güte der künstlichenBeleuchtung, die durch Gütemerkmale beschriebenwird. Hierbei bestimmt als entsprechendesGütemerkmal> das Beleuchtungsniveau die Helligkeit,> die Blendungsbegrenzung das störungsfreieSehen ohne Direkt- oder Reflexblendung,> die harmonische Helligkeitsverteilung dasausgewogene Verhältnis der Leuchtdichten,> die Lichtfarbe das Aussehen der Lampenund in Verbindung mit> der Farbwiedergabe das fehlerfreieErkennen und Unterscheiden von Farbensowie die Raumstimmung,> die Lichtrichtung und> die Schattigkeit das Erkennen von Körperlichkeitund Oberflächenstrukturen.Je nach Nutzung und Erscheinungsbildeines Raumes kommt den Gütemerkmalenunterschiedliche Gewichtung zu. So wirdbevorzugt beeinflusst:> die Sehleistung durch Beleuchtungs -niveau und Blendungsbegrenzung,> der Sehkomfort durch Farbwiedergabeund harmonische Helligkeitsverteilung,> das visuelle Ambiente durch Lichtfarbe,Lichtrichtung und Schattigkeit.41[41] Die lichttechnischen Gütemerkmale stehenzueinander in Beziehung.15

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBeleuchtungsniveau –Wartungswert und LeuchtdichteFür Innenräume und für bestimmte Anwendungsfälle in der Außenbeleuchtung nennen Normen den Wartungswertder Beleuchtungsstärke. Die Leuchtdichte ist ein Gütemerkmal zum Beispiel der Straßenbeleuchtung.Das Beleuchtungsniveau wird durch die Beleuchtungsstärkeund die Reflexionseigenschaftender beleuchteten Fläche beeinflusstund bestimmt die Sehleistung.Hier einige Beispiele für Reflexionsgrade:> Weiße Wände bis 85 %> Helle Holzverkleidung bis 50 %> Rote Ziegelsteine bis 25 %Je geringer die Reflexionsgrade sind und jeschwieriger die Sehaufgabe ist, umso höhermuss die Beleuchtungsstärke sein.WartungswertDer Wartungswert der Beleuchtungsstärkeist der Mittelwert auf der Bewertungsfläche,der nicht unterschritten werden darf. Mitzunehmender Betriebszeit verringert sichdie Beleuchtungsstärke durch Alterung undVerschmutzung von Lampen, Leuchten undder Räume. Um diese Abnahme zu kompensieren,muss die Neuanlage eine höhereBeleuchtungsstärke aufweisen (Neuwert).In der Planung wird diese Abnahme mitdem Wartungsfaktor erfasst: Wartungswert= Wartungsfaktor · NeuwertWartungsfaktorDer Wartungsfaktor hängt von der Art derLampen und Leuchte, der Staub- und Verschmutzungsgefahrdes Raums bzw. derUmgebung sowie von der Wartungsmethodeund dem Wartungsintervall ab. Meistsind zum Zeitpunkt der Planung der Beleuchtungdie später betriebsbedingten Einflüsseauf die Abnahme der Beleuchtungsstärkenicht ausreichend bekannt, sodassbei einem Wartungsintervall von drei Jahrenein Wartungsfaktor von 0,67 (in sauberenRäumen) bzw. von bis zu 0,5 (in schmutzigenRäumen, z. B. Raucherräumen) anzusetzenist.Üblicherweise wird die Fläche, auf der dieBeleuchtungsstärke realisiert werden soll,als Berechnungsebene herangezogen.Empfehlung für Büroarbeitsplätze: 0,75 m,für Verkehrsflächen maximal 0,1 m überdem Boden. Die erforderlichen Wartungswerteder Beleuchtungsstärke werden fürArbeitsstätten in Innenräumen für verschiedeneRaumarten, Aufgaben oder Tätigkeitenin DIN EN 12464-1 sowie für Arbeitsplätzeim Freien in DIN EN 12464-2 an ge geben.Beispiele:VerkehrsflächenBüroOperationsfeld100 lx500 lxbis 100.000 lxFür die ebenfalls europäisch harmonisierteNorm DIN EN 12193 zur Sportstättenbeleuchtungwerden für jede Sportart Referenzflächen(in Bodenhöhe) und die gefordertenBeleuchtungsstärken festgelegt. DieBeleuchtungsstärke ist einfach messbar,ihre Berechnung relativ unkompliziert.Daher wird sie in der Planung der Innenraumbeleuchtungverwendet.LeuchtdichteEin höherer Planungs- und Messaufwandist zur Bestimmung der Leuchtdichte L (gemessenin cd/m 2 ) erforderlich.Bei der Straßenbeleuchtung ist die Leuchtdichtefür die Beurteilung der Güte derBeleuchtungsanlage unerlässlich. Der Kraftfahrersieht das von der „gesehenen Fahrbahnfläche“in seine Richtung reflektierteLicht – die material- und richtungsabhängigeLeuchtdichte.16

42 43[42] Empfohlene Reflexionsgrade von Wänden,Boden, Decke und Arbeitsfläche gemäßDIN EN 12464-1.[43] Bei der Straßenbeleuchtung sind Leuchtdichtenentscheidend: Der Verkehrsteilnehmernimmt das von der Straßenoberfläche in seinAuge reflektierte Licht als Leuchtdichte wahr.[44] Neuwert (Anfangswert) und Wartungswert44Wegen der genormten Reflexionseigenschaftender Fahrbahnbeläge und der Festlegungdes Beobachterstandortes ist dieLeuchtdichte als Planungsgröße in derStraßenbeleuchtung eingeführt.Die Beleuchtung einer Straße ist abhängigvom Lichtstrom der Lampen, der Lichtstärkeverteilungder Leuchten, der Geometrieder Beleuchtungsanlage und den Reflexionseigenschaftendes Straßenbelages.Die Gütemerkmale der Straßenbeleuchtungsind in DIN EN 13201-2 aufgeführt.Empfehlung:Anliegerstraße7,5 lxHauptverkehrsstraße 1,5 cd/m 2Parkplatz15 lx17

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBlendungsbegrenzung – DirektblendungDirektblendung entsteht durch zu hohe Leuchtdichten, wie z. B. durch ungeeignete oder ungeeignet angebrachteLeuchten oder durch freistrahlende Lampen.Blendung beeinträchtigt das Wohlbefinden(psychologische Blendung) und kann auchdie Sehleistung merkbar herabsetzen (physiologischeBlendung) und ist daher zu begrenzen.Das TI-Verfahren in der StraßenbeleuchtungWie gefährlich Blendung in der Straßenbeleuchtungist und die Sicherheit reduzierenkann, weiß jeder Kraftfahrer aus eigener Erfahrung.Deshalb ist die wirksame Begrenzungder physiologischen Blendung einwichtiges Kriterium für gute Straßenbeleuchtung.Das Verfahren für die Blendungsbegrenzungin der Straßenbeleuchtung orientiertsich an der physiologischen Wirkung derBlendung und zeigt, wie stark die Erkennbarkeitsschwelledes Auges durch Blendungreduziert wird.In der Außenbeleuchtung wird die physiologischeBlendung nach dem TI-Verfahren(Threshold Increment) bewertet.Der TI-Wert gibt an, um wie viel Prozent dieSehschwelle aufgrund von Blendung erhöhtwird. Die Sehschwelle ist der Leuchtdichteunterschied,bei dem ein Objekt geradenoch vor seinem Hintergrund erkannt wird.Beispiel:Bei einer blendfreien Straßenbeleuchtungadaptiert das Auge auf die mittlere FahrbahnleuchtdichteL. Ein Sehobjekt auf derFahrbahn ist gerade sichtbar, wenn es gegenüberseiner Umgebung einen Leuchtdichteunterschied(Schwellenwert) von L 0aufweist. Befinden sich dagegen Blendlichtquellenim Gesichtsfeld, erzeugen diese imAugeninneren ein Streulicht, das sich wieein Schleier auf die Netzhaut legt. Diese zusätzliche„Schleierleuchtdichte“ L sbewirkt,dass das Auge auf ein höheres NiveauL + L Sadaptiert, obwohl die mittlere FahrbahnleuchtdichteL unverändert bleibt. DasSehobjekt mit dem Leuchtdichteunterschied L 0gegenüber seiner Umgebungwird unsichtbar.Der notwendige Leuchtdichteunterschiedmuss bei Blendung auf L BLerhöht werden,um dieses Objekt wieder wahrnehmenzu können. Die Erhöhung um L BL– L 0kann bei gegebener mittlerer FahrbahnleuchtdichteL als Maß für die Blendwirkungverwendet werden. Die prozentualeSchwellenwerterhöhung TI (Threshold Increment)von L 0auf L BList als Maß fürdie physiologische Blendung eingeführt undwird nach der folgenden Formel berechnet:TI L BL- L 0=· 100% L oDas UGR-Verfahren in der InnenbeleuchtungIn der Innenraumbeleuchtung wird die psychologischeBlendung nach dem vereinheitlichtenUGR-Verfahren (unified glare rating)beurteilt. Diesem Verfahren liegt eine Blendformelzugrunde. Diese berücksichtigt alleLeuchten der Anlage, die zum Blendeindruckbeitragen. Zur Bewertung der Blendungwerden UGR-Tabellen herangezogen,denen die UGR-Formel zugrunde liegt unddie die Leuchtenhersteller zur Verfügungstellen.UGR = 8 log0,25 L 2 L bp 218

[45] Das UGR-Verfahren berücksichtigt alleLeuchten der Anlage, die zu einem Blendeindruckbeitragen sowie die Helligkeit vonWänden und Decken und führt zu einem UGR-Wert.[46] Bewertung der physiologischen Blendungnach dem TI-Verfahren: Leuchtdichteunterschied Lals Funktion der AdaptationsleuchtdichteL. Bei Blendung muss der Leuchtdichteunterschiedauf LBLerhöht werden, damit dasSehobjekt wieder erkennbar ist.45Abschirmmaßnahmen gegen BlendungUm eine Blendung durch helle Lichtquellen zu vermeiden,sollten Lampen abgeschirmt werden. Für die nachfolgendangegebenen Lampen-Leuchtdichten muss der zugehörigeMindestabschirmwinkel eingehalten werden.Lampen-Leuchtdichte cd/m 2Mindestabschirmwinkel 20.000 bis 50.000 15°50.000 bis 500.000 20°46 47 500.000 30°19

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBlendungsbegrenzung – ReflexblendungReflexblendung führt zu ähnlichen Störungen wie die Direktblendung und beeinträchtigt vor allem die Kontraste,die zum störungsfreien Sehen notwendig sind.Mit Reflexblendung werden Störungen bezeichnet,die z. B. von Lampen, Leuchtenoder auch Fenstern mit zu hohen Leuchtdichtenstammen und an spiegelnden oderglänzenden Oberflächen wie z. B. auf nassenAsphaltstraßen, auf Kunstdruckpapieroder auf Bildschirmen auftreten.Die Begrenzung der Reflexblendung lässtsich mit der richtigen Auswahl der Lampenund Leuchten und deren Anordnung imRaum lösen.sind die Leuchtdichten der sich im Bildschirmspiegelnden Flächen zu reduzieren.Für Leuchten gelten die angegebenenLeuchtdichtegrenzwerte (siehe Tabelleunten), die von der Art der Entspiegelungsmaßnahmenam Bildschirm abhängig sindund für alle Ausstrahlungswinkel der Leuchteoberhalb von 65° zur Senkrechten, jedochrund um diese Achse, gelten.Zur Beurteilung der Reflexblendung auf horizontalenglänzenden Flächen (Lese- undSchreibvorlagen) wird der KontrastwiedergabefaktorCRF (contrast rendering factor)verwendet, der ebenfalls mit entsprechenderSoftware berechnet werden kann.Bei den üblichen Büroarbeiten ist ein Mindestwertvon CRF = 0,7 ausreichend, nurbei Arbeiten mit hochglänzenden Materialienist ein höherer Wert erforderlich.Reflexblendung auf Bildschirmen ist diehäufigste Ursache von Beanstandungen.Diese werden wirksam vermieden, wennBildschirm und helle Flächen wie Fenster,Leuchten, helle Wände so zueinander angeordnetwerden, dass sich diese nicht imBildschirm spiegeln. Ist dies nicht möglich,BildschirmeMittlere Leuchtdichten von Leuchtenund Flächen, die sich im BildschirmspiegelnBildschirme mit PositivdarstellungBildschirme mit Negativdarstellung 1.000 cd/m 2und hochwertiger EntspiegelungNachweis über Prüfzertifikat erforderlichBildschirme mit Negativdarstellung undweniger guter Entspiegelung 200 cd/m 220

48 495051[48] Reflexblendung durch Lichtreflexe aufdem Sehobjekt führen zu Blendstörungen unddamit zu schlechten Sehbedingungen.[49] Reflexe auf Bildschirmen sind besondersstörend. Für direktstrahlende Leuchten, die sichim Bildschirm spiegeln können, muss derenLeuchtdichte begrenzt werden.[50+51] Je nach Art der Bildschirmklassemuss die mittlere Leuchtdichte von Leuchten,die sich im Bildschirm spiegeln können, ab demGrenzausstrahlungswinkel von = 65° (rundumin 15°-Schritten ermittelt) auf 200 cd/m 2 bzw.1.000 cd/m 2 begrenzt werden, um störendeReflexe zu vermeiden.21

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtHarmonische HelligkeitsverteilungDie Leuchtdichte ist das Maß für den Helligkeitseindruck, den die Augen von einer leuchtenden oder beleuchtetenFläche haben.[52 – 54] Für den Sehkomfort in Innenräumenist eine harmonische Helligkeitsverteilung wichtig.[55 – 57] Auf Fahrbahnen wird Sicherheit durcheine gute Längsgleichmäßigkeit – was einerharmonischen Helligkeitsverteilung entspricht –erzielt.[58] Für eine harmonische Helligkeitsverteilungmuss die Beleuchtung abgestimmt werden mitder Farbgebung und Oberflächenbeschaffenheitder Raumausstattung.[59] Die Beleuchtungsstärke im Raum sagtnoch nichts über eine harmonische HeIligkeitsverteilungaus. Die ergibt sich erst bei Leuchtdichtewerten(cd/m 2 ) wie in diesem Beispiel.[60] Auch eine Fußgängerzone sollte gleichmäßigund damit „sicher“ beleuchtet sein, wasnicht „langweilig“ zu heißen braucht.Große Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeldbeeinträchtigen die Sehleistungund das Wohlbefinden und müssen dahervermieden werden. Das gilt sowohl für dieInnenraumbeleuchtung als auch in Außenbereichen,z. B. in Sportstätten oder bei derStraßenbeleuchtung.Die Leuchtdichte einer Schreibtisch-Arbeitsflächesollte z. B. nicht geringer als ein Drittelder Leuchtdichte des Dokumentes sein.Das gleiche Verhältnis wird empfohlen fürdie Leuchtdichte der Arbeitsfläche zurLeuchtdichte der entfernteren Umgebung.Das Leuchtdichteverhältnis von Sehaufgabeund ausgedehnten Flächen im entferntenUmfeld sollte nicht mehr als 10:1 betragen.Zu geringe Leuchtdichteunterschiede ergebeneinen gleichförmig monotonen Raumeindruck,der ebenfalls als unangenehmempfunden wird.Im Sinne von Sicherheit durch rechtzeitigesErkennen von Hindernissen und Gefahrenauf der Straße ist eine gute örtliche Gleichmäßigkeitder Leuchtdichte wichtig.Eine harmonische Helligkeitsverteilung z. B.bei Büroräumen ist durch eine auf die Farbgebungund Oberflächenbeschaffenheit derRaumausstattung abgestimmte Beleuchtungmöglich. Zu einer ausgewogenenLeuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld tragenbei:> Eine raumbezogene oder arbeitsbereichsbezogeneBeleuchtung.> Eine Verbesserung der Gleichmäßigkeitdurch indirekte Anteile der Beleuchtung.> Ein Verhältnis der minimalen zur mittlerenBeleuchtungsstärke (E min/ E _ ) von mindestens0,7.> Nicht zu geringe Reflexionsgrade derRaumbegrenzungsflächen.52 53 5455225657

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licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLichtrichtung und SchattigkeitOhne Licht können wir keine Gegenstände sehen, ohne Schatten sind Gegenstände nur zweidimensionale Bilder.Erst die Lichtrichtung und die Schattigkeit lassen Objekte plastisch erscheinen und geben ihnen Tiefe.Zur guten Erkennbarkeit von Körpern,Oberflächen und Strukturen gehören Lichtund Schatten. Ein heller Raum mit ausschließlichdiffusem Licht ohne Schattenbildungwirkt monoton, die fehlende Orientierungund die mangelhafte Erkennbarkeitvon Objekten und Entfernungen führen zuUnbehagen.Im Gegenteil dazu bilden punktförmigeLichtquellen mit extrem gerichtetem Lichttiefe Schatten mit harten Schattenrändern.In diesen „Schlagschatten“ ist dann fastnichts mehr zu erkennen und es könnenoptische Täuschungen entstehen, die oftmalseine Gefahrenquelle darstellen, z. B.bei der Handhabung von Werkzeugen oderMaschinen oder bei falscher Treppenbeleuchtung.Lichtrichtung und Schattigkeit bestimmenauch das visuelle Ambiente mit. Ein gutesVerhältnis von diffusem Licht, z. B. durchindirekte Lichtanteile, zum gerichtetenLicht, z. B. durch direktstrahlende Rasterleuchtenoder Downlights, bewirkt eineangenehme Schattigkeit.Die Lichtrichtung wird meist durch dasTageslicht bestimmt, das aus einer bestimmtenRichtung durch die Fenster in denRaum fällt. Zu starke Schattenbildung, z. B.vor der schreibenden Hand, kann durchdas Kunstlicht ausgeglichen werden.In einem Büroraum mit einer nach demTageslicht ausgerichteten Anordnung derArbeitsplätze empfiehlt es sich, den Tageslichteinfalldurch Jalousien zu kontrollierenund störende harte Schatten mit getrenntzu schaltenden Lichtbändern aufzuhellen.Bei der Leuchtenanordnung parallel zumFenster kann hierzu tagsüber die hintereLeuchtenreihe im Raum eventuelle Schlagschattenaufhellen, mit abnehmendemTageslichtanteil wird die vordere Leuchtenreiheam Fenster zugeschaltet bzw. abhängigvom Tageslichtangebot „zugedimmt“und ersetzt schließlich das natürliche Licht.Bei bestimmten Sehaufgaben, z. B. bei derBeurteilung von Oberflächenbeschaffenheiten,ist wiederum eine ausgeprägte Schattigkeitdurch gerichtetes Licht notwendig.Im Sport ist bei schnellen Ballspielen, wieTennis oder Squash, auf die ausreichendeSchattigkeit des Balls zum rechtzeitigenErkennen und Einschätzen von Flugbahnund Ballaufsatz zu achten.61 6224

6365 66[61+ 62] Die meisten Menschen bevorzugeneinen Lichteinfall vorwiegend von links oben, dereine störende Schattenbildung vor der schreibendenHand vermeidet.[63] Um eine zu harte Schattenbildung zu vermeiden,werden die Scheinwerfer so angeordnet,dass die Scheinwerferlichtbündel die Schattengegenseitig aufhellen.[64] Licht und Schatten modellieren die Detailsder Figur aus weißem Marmor nach.[65 + 66] Nur gerichtetes Streiflicht lässt dieStruktur der Wand plastisch werden, die indiffusem Licht verflacht.6425

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLichtfarbeDer Mensch erlebt seine Umwelt nicht nur als Hell und Dunkel, Licht und Schatten, sondern auch durch Farben.Die Lichtfarbe einer Lampe wird mit derFarbtemperatur T Fund der Maßeinheit Kelvin(K) beschrieben. Die Kelvin-Temperaturskalabeginnt beim absoluten Nullpunkt(0 Kelvin – 273° C).Die Farbtemperatur der Farbe einer Lichtquellewird durch Vergleich mit der Farbeeines „Schwarzen Strahlers“ bestimmt. Der„Schwarze Strahler“ ist ein „idealisierter“Körper, z. B. aus Platin, der alles Licht, dasauf ihn fällt, schluckt, und dessen Reflexionsstrahlungsomit gleich Null ist.Wenn ein „Schwarzer Strahler“ langsam erhitztwird, durchläuft er eine Farbskala vonDunkelrot, Rot, Orange, Gelb, Weiß bis zumHellblau. Je höher die Temperatur, destoweißer wird die Farbe. Die Temperatur eines„Schwarzen Strahlers“ in K, bei der mit derzu bestimmenden Lichtquelle Farbgleichheitbesteht, ist die ähnlichste Farbtemperaturder Lichtquelle.Eine Glühlampe mit ihrem warmweißenLicht hat z. B. eine ähnlichste Farbtemperaturvon 3.000 K, eine neutralweiße Leuchtstofflampe4.000 K und eine tageslichtähnlicheLeuchtstofflampe 6.000 K.Das Licht von Lampen mit gleicher Lichtfarbekann eine völlig unterschiedlichespektrale Zusammensetzung haben unddeshalb auch eine verschiedene Farbwiedergabe.Es ist nicht möglich, aus derLichtfarbe einer Lampe auf die Qualität ihrerFarbwiedergabe zu schließen.Die herstellerneutrale Farbbezeichnung von Lampen besteht aus drei Ziffern. Dieerste Ziffer kennzeichnet die Farbwiedergabe (R a-Bereich), die zweite und dritte Zifferkennzeichnen die Farbtemperatur (in Kelvin).Ziffer R a-Bereich Lichtfarbe Farbtemperaturin Kelvin1. Ziffer 2. + 3. Ziffer9 90 – 100 27 2.700 K8 80 – 89 30 3.000 K7 70 – 79 40 4.000 K6 60 – 69 50 5.000 K5 50 – 59 60 6.000 K4 40 – 49 65 6.500 KDie Norm teilt die Lichtfarben der Lampenin drei Gruppen tw – tageslichtweiß, nw –neutralweiß und ww – warmweiß ein.Die Lichtfarbe der Lampen:LichtfarbeFarbtemperaturin Kelvinwarmweiß < 3.300neutralweiß 3.300 – 5.300tageslichtweiß > 5.3006726

68[67] Wie wir Farben sehen, hängt nicht nur alleinevon der Lichtfarbe und der Farbwiedergabeder Lampe ab. Wenn die Lichtfarbe vomTageslicht abweicht, können wir die Farben ingewissen Grenzen entsprechend der gespeicherten„Erfahrungs-Sehwerte“ automatischkorrigieren.400 500 600 700 nm69 70400 500 600 700 nm[68] Von der internationalen BeleuchtungskommissionCIE wurde ein Farbdreieck festgelegt,in dem die Farben von Lichtquellen undKörperfarben einzuordnen sind. Bei x = y =0,333 liegt Unbunt, d. h. Weiß, Grau oderSchwarz, je nach Helligkeit.Um diesen Punkt liegen alle anderen Farbarten.Auf den Geraden vom Unbuntort zur Begrenzungskurve(welche die Spektralfarben des Sonnenlichtesdarstellt) liegen die Farben mit demgleichen Farbton – mit zur Begrenzungskurvehin zunehmender Sättigung.Das Farbdreieck beinhaltet alle reellen Farben.Der eingezeichnete Kurvenzug beschreibt dieFarben des „Schwarzen Strahlers“ bei den genanntenTemperaturwerten (in Kelvin).[69 – 71] Leuchtstofflampen haben ein LinienoderBandenspektrum. Als Beispiel sind hier dieSpektren von Leuchtstofflampen der drei Gruppentw, nw und ww gezeigt.71400 500 600 700 nm400 500 600 700 nm72[72] Die Glühlampe weist im Vergleich dazuein kontinuierliches Spektrum auf.27

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtFarbwiedergabeLicht und Farbe bestimmen das „Klima“ eines Raumes und beeinflussen durch „Wärme“ oder „Kälte“ Stimmungenund Wohlbefinden.Korrekte Farbwahrnehmung auch beikünstlichem Licht ist eine wichtige Aufgabeguter Beleuchtung. Der Farbeindruck wirddurch die Wechselwirkung zwischen derFarbe der betrachteten Gegenstände, alsoderen spektralen Reflexionsgraden, und derspektralen Zusammensetzung des Lichtesbestimmt.Aus der Erfahrung des täglichen Lebenssind dem Menschen eine Reihe von Körperfarbenbekannt, die je nach Beleuchtungzwar unterschiedlich aussehen können, fürdie aber unabhängig davon bestimmte„Erfahrungs-Sehwerte“ vorhanden sind.Z. B. ist die Farbe der menschlichen Hautbei Tageslicht „gespeichert“. Fehlt im künstlichenLicht eine Spektralfarbe oder sind einigeim Spektrum der Lampe überbetont(z. B. bei Glühlampenlicht), erscheint dieHautfarbe zwar andersfarbig, aber aufgrundder Erfahrung trotzdem „natürlich“.Bei anderen farbigen Materialien, für diekeine „Erfahrungswerte“ vorliegen, könnenjedoch völlig andere Farbwahrnehmungeneintreten.Zur Bestimmung der R a-Werte von Lichtquellenwerden acht – in der Umwelt dominanteund festgelegte – Testfarben jeweilsmit der Bezugslichtquelle (mit R a= 100) undder zu prüfenden Lichtquelle beleuchtet. Jegeringer oder größer die Abweichung derFarbwiedergabe der beleuchteten Testfarbeist, umso besser oder schlechter ist dieFarbwiedergabeeigenschaft der geprüftenLichtquelle.Eine Lichtquelle mit R a= 100 lässt alle Farbenwie unter der Bezugslichtquelle optimalerscheinen. Je niedriger der Wert für R aist,umso weniger gut werden die Körperfarbender beleuchteten Gegenstände wiedergegeben.Zur Beschreibung der farblichen Wirkungder Lichtquellen werden deren Farbwiedergabeeigenschaftenangegeben. Dies erfolgtin Stufen für den „allgemeinen Farbwiedergabe-Index“R a. Der Farbwiedergabe-Indexkennzeichnet das Maß der Übereinstimmungder Körperfarbe mit ihrem Aussehenunter der jeweiligen Bezugslichtquelle.28

CelsiusKelvin6.000° C5.000° Ctw tageslichtweiß5.300 K21 74.000° Cnw neutralweiß389101116 1718203.000° C3.300 K2.000° Cww warmweiß5413136 141519 21221.000° C1.000 K100 90 80 70 60 40 20Ähnlichste Farbtemperatur T FFarbwiedergabeindex R a730° C– 273° C0 K1 de Luxe-Leuchtstofflampen, Tageslicht2 Halogen-Metalldampflampen3 de Luxe-Leuchtstofflampen, Weiß4 de Luxe-Leuchtstofflampen, Warmton5 Halogen-Glühlampen6 Glühlampen7 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Tageslicht8 Halogen-Metalldampflampen9 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Weiß10 Kompakt-Leuchtstofflampen, Weiß11 Halogen-Metalldampflampen12 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Warmton13 Kompakt-Leuchtstofflampen, Warmton14 Natriumdampf-Hochdruckl. (R a 80)15 Halogen-Metalldampflampen16 Leuchtstofflampen, Universalweiß 2517 Standard-Leuchtstofflampen, Weiß18 Halogen-Metalldampflampen19 Natriumdampf-Hochdruckl. (R a 60)20 Quecksilberdampf-Hochdrucklampen21 Standard-Leuchtstofflampen, Warmton22 Natriumdampf-Hochdruckl. (R a 20)[73] Elektrische Lampen werden entsprechendihrer Lichtfarbe in die Gruppen tw, nw oder wwund ihres Farbwiedergabe-Index R avon 20 bis100 klassifiziert.[74] Die unterschiedlichen Farbwiedergabeeigenschaftenvon Lampen führen trotz gleicherLichtfarbe zu unterschiedlichen Farbwahrnehmungen.Wenn z. B. in dem Spektrum derLampen nur wenig Rot vorhanden ist (rechts),werden auch die roten Körperfarben nur unvollkommenwiedergegeben.7429

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLichterzeugung durch Temperaturstrahler,Entladungslampen und LEDsGrundsätzlich erzeugen Lampen das Licht entweder durch Temperaturstrahlung oder durch Gasentladung, derenStrahlung entweder direkt sichtbar ist oder durch Umwandlung durch Leuchtstoff sichtbar wird.GlühlampenDie Glühlampe ist ein Temperaturstrahler,bei der durch Widerstandserhitzung Lichterzeugt wird. Sie besteht aus einem Wolframdrahtin einem Glaskolben, der je nachAusführung evakuiert oder mit Stickstoffoder Edelgas (Argon) gefüllt ist.Durch die Edelgasfüllung wird die Temperaturder Wolframwendel erhöht und dieAbdampfung verringert. Dadurch wird dieLichtausbeute erhöht und die Lichtstromabnahme,bedingt durch verhinderteSchwärzung der Innenseite des Glaskolbens,reduziert. Eine weitere Verbesserungder Lichtausbeute wird durch die doppelteWendelung des Widerstandsdrahtes erreicht.Grundsätzlich haben Glühlampen jedocheine schlechte Lichtausbeute. Wirtschaftlichererzeugen Halogen-Glühlampen ihrLicht, die besten Lichtausbeute-Werte erzielenEntladungslampen.Unter der mittleren Lebensdauer verstehtman bei Glühlampen die Lebenszeit, die50 % aller Lampen unter normalen Betriebsbedingungenerreichen. Für Allgebrauchsglühlampenbeträgt sie 1.000 h.Einfluss auf die Lebensdauer und denLichtstrom der Glühlampe hat die Höheder anliegenden Netzspannung.HalogenlampenEine Weiterentwicklung der Glühlampe istdie Halogenlampe, bei der der Kolben mitHalogengas gefüllt ist. Dieser Füllgaszusatzsorgt dafür, dass sich abdampfendeWolfram-Atome nach einem „Kreisprozess“wieder auf der Wendel ablagern und soeine Kolbenschwärzung verhindert wird.Die wesentlichen Vorteile der Halogenlampensind eine höhere Lichtausbeute vonbis zu etwa 25 Im/W, eine längere Lebensdauer,z. B. 2.000 Stunden, konstanterLichtstrom, eine weiße Lichtfarbe und kleineAbmessungen.Unterschieden werden Halogenlampen inHochvoltlampen für den Betrieb an 230 Vund in Niedervoltlampen für Spannungenvon 6, 12 oder 24 V.Halogen-Reflektorlampen mit Metallreflektoroder verspiegeltem Glasreflektor bündelndas Licht in unterschiedlichsten Ausstrahlungswinkeln.Bei den Kaltlichtspiegel-Reflektorlampenwerden 2 ⁄3 der Wärme (IR-Strahlung)durch den infrarotdurchlässigen Spiegelnach hinten abgeführt und somit demLichtbündel entzogen. Dadurch sind z. B.Museumsobjekte vor zu starker Erwärmunggeschützt.Alle Temperaturstrahler können problemlosgedimmt werden, Niedervolt-Lampenbenötigen dafür jedoch einen speziellenDimmer, der auf den Transformator abgestimmtsein muss.EntladungslampenEntladungslampen erzeugen Licht beimStromdurchgang durch ionisiertes Gas oderMetalldampf. Je nach Gasfüllung wird sichtbaresLicht direkt abgestrahlt oder UV-Strahlung durch Leuchtstoffe auf der Innenseiteder Glaskolben in sichtbares Lichtumgewandelt.Entsprechend dem Betriebsdruck im Entladungsrohrwird in Niederdruck- und Hochdrucklampenunterschieden.30

früherheute123475 76 77Entladungslampen benötigen zum Betriebein Vorschaltgerät, das hauptsächlich dazudient, den durch die Lampen fließendenStrom zu begrenzen. Zur Zündung werdenStarter oder Zündgeräte gebraucht, die genügendhohe Spannungs- und Energie-Impulseliefern, um die Gassäule (Entladungsstrecke)zu ionisieren und dadurch dieLampe zu zünden.Bei Entladungslampen wird in den meistenFällen für die Angabe der Lebensdauer derBegriff Nutzlebensdauer verwendet. DieNutzlebensdauer berücksichtigt die nichtwieder funktionsfähigen Lampen in einerBeleuchtungsanlage, die z. B. durch Wendelbruchausgefallen sind, und den Lichtstromrückgang,der durch die Ermüdungdes Leuchtstoffes und die Verschlechterungdes Entladungsmechanismus bedingt ist.Der sich hieraus ergebende Anlagenlichtstromdarf einen bestimmten Mindestwert(80 %) nicht unterschreiten.Elektronische VorschaltgeräteBei Verwendung von elektronischen Vorschaltgeräten(EVG) wird die Lichtausbeuteund Lebensdauer der Lampen erhöht. Darüberhinaus starten die Lampen sofort undflackerfrei und erzeugen ein ruhiges flimmerfreiesLicht ohne Stroboskopeffekte.Defekte Lampen werden automatisch abgeschaltet.LeuchtstofflampenDreibanden-Leuchtstofflampen sind Niederdruck-Entladungslampen.Sie haben dreioder fünf besonders prägnante Spektralbereicheim blauen, grünen und roten Bereich,welche die guten Farbwiedergabeeigenschaftenausmachen.Die auf der Innenseite der Lampenrohreaufgetragene Leuchtstoffschicht wandeltdie im Wesentlichen unsichtbare UV-Strahlungder Gasentladung in sichtbares Lichtum. Die chemische Zusammensetzung desLeuchtstoffs bestimmt u. a. die Lichtfarbeund Farbwiedergabe.Dreibanden-Leuchtstofflampen mit 26 mmRohrdurchmesser haben eine hohe Lichtausbeuteund lange Lebensdauer. Wie beiallen anderen Leuchtstofflampen-Ausführungenauch, ist die Höhe ihres Lichtstromsvon ihrer Umgebungstemperatur abhängig:Bei z. B. – 20° C sinkt der Lichtstrom unter20 %, bei + 60° C unter 80 %.Eine noch höhere Lichtausbeute besitzenDreibanden-Leuchtstofflampen mit 16 mmRohrdurchmesser und reduzierter Lampenlänge.Diese T5-Leuchtstofflampen könnenausschließlich an elektronischen Vorschaltgeräten(EVG) betrieben werden.[75] In den evakuierten Lampenkolben derersten Glühlampen konnten sich abfliegendeWolfram-Moleküle auf der Innenseite des Glaskolbensabsetzen und diesen zunehmendschwärzen. Heute begrenzt Edelgas die Bewegungsfreiheitder Wolfram-Moleküle.WolframEdelgas[76] In Halogenlampen 230 Volt und Niedervoltsorgt der Halogen-Kreisprozess für eine höhereLichtausbeute und eine längere Lebensdauer.WolframHalogen[77] Die Niedervolt-Halogen-Kaltlichtspiegel-Reflektorlampe hat im Lichtbündel 2 ⁄3 wenigerWärme als andere Niedervoltlampen. DieseWärme wird nach hinten abgeführt.1 Frontscheibe2 Kaltlicht-Facettenspiegel3 Hochleistungsbrenner4 Stecksockel31

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtZwei Baureihen stehen zur Verfügung:Lampen mit „hoher Lichtausbeute“ mit14 W bis 35 W sind auf höchste Wirtschaftlichkeitausgelegt; „hoher Lichtstrom“ist das Kennzeichen der zweiten Baureihemit 24 W bis 80 W für Anwendungsbereichemit indirekter Beleuchtung oder direkterBeleuchtung in Räumen mit großenHöhen. Leuchtstofflampen mit 7 mm Rohrdurchmesserund 6 W bis 13 W werdenin Display-, Möbel- und Bilderleuchten eingesetzt.Leuchtstofflampen und Kompakt-Leuchtstofflampenan geeigneten EVG könnenproblemlos gedimmt werden.InduktionslampenAuch Induktionslampen sind Niederdruck-Entladungslampen. Sie kommen ohneElektroden aus, der Elektronenfluss wirdvon einem magnetischen Feld erzeugt. Weilsie keine verschleißenden Komponentenenthalten, erreichen sie eine mittlere Lebensdauervon 60.000 Betriebsstunden.Induktionslampen gibt es in Ringform undin Kolbenform.Hochdruck-EntladungslampenDie wichtigsten Hochdrucklampen sindHalogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampen.Durch Zusätze von Halogenverbindungenverschiedener Metalle haben die Halogen-Metalldampflampen eine hohe Lichtausbeuteund gute Farbwiedergabe. Dieselichtstarken, energieeffizienten und langlebigenLichtquellen gibt es mit Ellipsoidkolben,in Röhrenform und zweiseitig gesockeltin den Lichtfarben Warmweiß undNeutralweiß. Fast alle Lampen haben UVabsorbierende Kolben.Natriumdampf-Hochdrucklampen zeichnensich durch besonders warmweißes Lichtohne UV-Anteil und eine sehr hohe Lichtausbeuteaus. Auch sie gibt es mit Ellipsoidkolben,in Röhrenform und zweiseitiggesockelt. Die Typen mit schlechter Farbwiedergabe(R a 59) eignen sich für dieStraßenbeleuchtung. Typen mit verbesserterFarbwiedergabe (R a 69) werden vorwiegendin der Industriebeleuchtung eingesetzt,Typen mit guter Farbwiedergabe(R a 80) in der dekorativen Akzentbeleuchtungund in Verkaufsräumen.Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampenbrauchen auf dieeinzelnen Typen abgestimmte Zünd- undVorschaltgeräte, die meisten dieser Lampenkönnen an EVG betrieben werden. DasDimmen verlangt aufwändige Technik, insbesonderemüssen Farbverfälschungenvermieden werden. Heute gibt es auchdimmbare EVG für diese Lampen.LEDsBei LEDs wird ein Festkörperkristall elektrischzum Leuchten angeregt. In den verwendetenKristallen existieren zwei Bereiche:Ein n-leitender Bereich mit einemÜberschuss an Elektronen und ein p-leitenderBereich mit einem Mangel an Elektronen.In diesem Übergangsbereich entstehtLicht beim Ausgleich zwischen Elektronenüberschussund -mangel, wenn Gleichspannungangelegt wird.Das Emissionsspektrum des so entstehendenLichts ist schmalbandig und abhängigvom Material des Halbleiterkristalls. WeißleuchtendeLEDs können durch Farb -mischung oder Luminiszenzkonversion erzeugtwerden, die Farbtemperatur liegtdann zwischen 4.000 und 7.000 Kelvin undder Farbwiedergabeindex R abei ca. 70.Zu den wichtigsten Vorteilen von LEDs gehörendie geringe Größe, die lange Lebensdauerund niedrige Ausfallraten. Außerdememitieren LEDs keine IR- oder UV-Strahlung.78Energie-LabelLampen werden mit dem europaweitenEnergie-Label gekennzeichnet. Es weist dieEffizienzklasse – von A bis G – aus: A stehtfür besonders sparsamen Verbrauch, G fürEnergieverschwendung.Vorschaltgeräte (VG) werden mit dem europäischenEnergie-Effizienz-Index bewertet(siehe Seite 42). VG der beiden schlechtestenKlassen C und D dürfen schon seit langemnicht mehr auf den Markt gebrachtwerden. Auch für Leuchten ist eine Energieklassifizierunggeplant.32

[78] Die Leuchtstofflampen arbeiten mitQuecksilberdampf von geringem Druck. BeimStromfluss treten aus den beiden Elektrodenaus Wolframdraht Elektronen in den Gasraumein. Auf ihrem Weg durch das Entladungsrohrprallen sie auf die Quecksilberatome. Durch denZusammenstoß wird ein Quecksilberelektronaus seiner Bahn geworfen und umkreist in größeremAbstand den Atomkern. Beim Zurückfedernin seine ursprüngliche Bahn gibt es dieaufgenommene Stoßenergie in Form von UV-Strahlung wieder ab, die im Leuchtstoff-Belag insichtbares Licht umgewandelt wird. Durch dieZusammensetzung des Leuchtstoffes lassensich die Lichtfarbe und Farbwiedergabe vonLeuchtstofflampen in weiten Grenzen verändern.[79] Mit zunehmender Brenndauer verringertsich bei Leuchtstofflampen deren Lichtstromund es fallen einzelne Lampen der Anlage aus.Hieraus ergibt sich der Anlagenlichtstrom, dereinen Mindestwert von 80 % nicht unterschreitendarf. Bei der Planung einer Beleuchtungsanlagemuss dieser Lichtstromrückgang berücksichtigtwerden (siehe „Wartungsfaktor“, Seite14).[80] Hochdruck-Entladungslampen besitzeneinen Brenner, in dem das Licht durch eineelektrische Entladung in Gasen, Metalldämpfenoder einer Mischung beider erzeugt wird. Diedargestellte Halogen-Metalldampflampe besitzteinen Brenner aus transparentem Keramikmaterial,der eine gleich bleibende Farbqualität überdie gesamte Lebensdauer gewährleistet.79[81] LEDs sind einzelne Punktlichtquellen.Sie lassen sich weiß oder farbig betreiben. Siesind nur drei bis fünf Millimeter hoch und ermöglichendadurch ein neues Leuchtendesign.80 8133

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem Licht1231656911131012141516Lampen34Nr. Lampentyp Elektrische Lichtstrom Lichtausbeute Lichtfarbe Farbwieder-Leistung (Watt) (Lumen) (Lumen/Watt) gabe-IndexStabförmige Dreibanden-Leuchtstofflampen1 T5; Ø 16 mm 1 ) mit hoher Lichtausbeute 14 – 35 1.250 – 3.650 2 ) 89 – 104 ww,nw,tw 80 – 892 T5; Ø 16 mm 1 ) mit hohem Lichtstrom 24 – 80 1.850 – 7.000 2 ) 77 – 88 ww,nw,tw 80 – 893 T8; Ø 26 mm 18 – 58 1.350 – 5.200 75 – 90 3 ) ww,nw,tw 80 – 89Kompaktleuchtstofflampen4 2-, 4- und 6-Rohrlampe 5 – 120 250 – 9.000 50 – 75 ww,nw 80 – 895 2-Rohrlampe 18 – 80 1.200 – 6.000 67 – 75 ww,nw,tw 80 – 896 4-Rohrlampe 18 – 36 1.100 – 2.800 61 – 78 ww,nw 80 – 892D-Lampe 10 – 55 650 – 3.900 65 – 71 ww,nw,tw 80 – 89Energiesparlampen7 Glühlampenform 5 – 23 150 – 1.350 30 – 59 ww 80 – 898 Standardform 5 – 23 240 – 1.500 48 – 65 ww 80 – 89Halogenlampen (230 V)9 Mit Hüllkolben 25 – 250 260 – 4.300 10 – 17 ww 9010 Miniformat 25 – 75 260 – 1.100 10 – 15 ww 9011 Mit Reflektor 40 – 100 ww 9012 Zweiseitig gesockelt 60 – 2.000 840 – 44.000 14 – 22 ww 90Niedervolt-Halogenlampen (12 V)13 Mit Reflektor 20 – 50 ww 9014 Stiftsockellampen 5 – 100 60 – 2.300 12 – 23 ww 90Halogen-Metalldampflampen15 Einseitig gesockelt 35 – 150 3.300 – 14.000 85 – 95 ww,nw 80 – 89, 9016 Zweiseitig gesockelt 70 – 400 6.500 – 36.000 77 – 92 ww,nw 80 – 89, 90Natriumdampf-Hochdrucklampen17 Röhrenform 35 – 1.000 1.800 – 130.000 51 – 130 ww 20 – 39Natriumdampf-Niederdrucklampen18 Röhrenform 18 – 180 1.800 – 32.000 100 – 178 gelbLeuchtdioden19 LED 0,7 – 1,5 18 – 27 13 – 23Lichtfarbe: ww = Warmweiß, nw = Neutralweiß, tw = Tageslichtweiß Anm.: 1 ) Betrieb nur mit EVG, 2) Lichtstrom bei 35° C 3) Bei Betrieb an EVG steigt die

78Halogenlampen 230 V (9, 10, 11, 12)Halogen-Glühlampen für Netzspannungerzeugen angenehmes weißes Licht mitguter Farbwiedergabe. Ihre Lebensdauerist länger als die der Glühlampe, die Lichtausbeuteist höher. Sie können uneingeschränktgedimmt werden. Es gibt sie auchals Reflektorlampen.Niedervolt-Halogenlampen 12 V (13, 14)Niedervolt-Halogenlampen liefern ein angenehmes,weißes Licht mit sehr guter Farbwiedergabe.Für den Betrieb ist ein Transformatorerforderlich, der die Spannung auf12 V reduziert. Mit geeigneten Transformatorenkönnen sie gedimmt werden. IRCbeschichtete(Infra-Red-Coating) Lampenverbrauchen bei gleichem Lichtstrom 30 %weniger Energie.17 18SockelG5G5G13G23, G24, GX24, 2G7/82G112G10GR8, GR10, GRY10E14, E27E14, E27E14, E27G9E14, E27, GZ10, GU10R7sGU5,3G4, GY6,35G12, G8,5RX7s, Fc2E27, E40BY22dLichtausbeute auf 81 – 100 lm/W19Eine gute Beleuchtung setzt die Auswahl derrichtigen Lampen voraus. Auf dieser Seite findenSie die wichtigsten Lampen mit ihrentechnischen Daten.Dreibanden-Leuchtstofflampen (1, 2, 3)Dreibanden-Leuchtstofflampen haben einehohe Lichtausbeute, geben Farben gutwieder und besitzen eine lange Lebensdauer.In Verbindung mit elektronischenVorschaltgeräten (EVG) werden die Lichtausbeute,die Lebensdauer und der Lichtkomforterhöht. T5-Lampen mit 16 mmDurchmesser können nur mit EVG betriebenwerden. Alle Dreibanden-Leuchtstofflampensind mit geeigneten Vorschaltgerätendimmbar.Kompakt-Leuchtstofflampen (4, 5, 6)Kompakt-Leuchtstofflampen besitzen diegleichen Eigenschaften wie Dreibanden-Leuchtstofflampen. Auch hier werden dieLichtausbeute, die Lebensdauer und derLichtkomfort beim Betrieb mit EVG erhöhtbzw. können die Lampen durch geeigneteVorschaltgeräte gedimmt werden.Energiesparlampen (7, 8)Bei Energiesparlampen ist das Vorschaltgerätintegriert, sie haben einen Schraubsockel(E14 oder E27). Energiesparlampenbenötigen bis zu 80 % weniger Energie undhaben eine erheblich längere Lebensdauerals Glühlampen.Halogen-Metalldampflampen (15, 16)Eine hohe Lichtausbeute und eine sehrgute Farbwiedergabe zeichnen diese Lampenaus. Bei modernen Halogen-Metalldampflampenmit Keramikbrenner bleibt dieLichtfarbe über die gesamte Lebensdauerkonstant. Zum Betrieb ist ein Vorschaltgerätnotwendig. EVG erhöhen die Lebensdauerund den Lichtkomfort.Natriumdampf-Hochdrucklampen (17)Eine sehr hohe Lichtausbeute und einelange Lebensdauer machen Natriumdampf-Hochdrucklampen zu sehr wirtschaftlichenLampen für die Außenbeleuchtung. Sie verbrauchennur halb so viel Energie wieQuecksilberdampf-Hochdrucklampen. Natriumdampf-Hochdrucklampenbenötigenentsprechende Vorschaltgeräte und Zündgerätefür den Betrieb.Natriumdampf-Niederdrucklampen (18)Diese Lampenart zeichnet sich durch diehöchste Lichtausbeute aller Lichtquellenaus. Aufgrund ihrer monochromatischenStrahlung durchdringt sie besonders gutDunst und Nebel. Sie findet Verwendungbei der Beleuchtung von Häfen, Schleusenund im Objektschutz.Leuchtdioden (19)LEDs (Light Emitting Diodes) gibt es inzahlreichen Formen und Farben. Sie sindextrem klein, äußerst stoßfest und gebenweder UV- noch IR-Strahlung ab. Ihre Lebensdauerist sehr lang. Mit einem speziellenLeuchtstoff umhüllte LEDs erzeugenweißes Licht. LEDs werden mit Gleichspannungbetrieben.35

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem Licht82LeuchtenAllgemeine Anforderungen und lichttechnische EigenschaftenAuswahl von LeuchtenLeuchten werden ausgewählt:> nach dem VerwendungszweckInnen- oder Außenleuchte,> nach der Art und Anzahl der LampenGlühlampe, Niederdruck- oder Hochdruck-Entladungslampe,> nach der Bauartoffene oder geschlossene Leuchte,> nach der Art der MontageEinbau-, Anbau- oder Hängeleuchte,> nach lichttechnischen Eigenschaftenwie Lichtstromverteilung, Lichtstärkeverteilung,Leuchtdichteverteilung und Leuchtenbetriebswirkungsgrad,> nach elektrotechnischen Eigenschafteneinschließlich der zum Betrieb der Lampennotwendigen Bauteileelektrische Sicherheit, Schutzklasse, Funkentstörung,Vorschaltgeräte, Zünd- undStarteinrichtungen usw.,> nach mechanischen Eigenschaftenmechanische Sicherheit, Schutzart, Brandschutzverhalten,Ballwurfsicherheit, Materialbeschaffenheitusw.,> nach Größe, Bauform und Design.LichtstromverteilungDer gesamte Leuchtenlichtstrom Lbestehtaus den Teillichtströmen in den unterenHalbraum Uund in den oberen Halbraum O. Die Einteilung der Leuchten in Bezugauf den in den unteren Halbraum ausgestrahltenLichtstromanteil erfolgt nachDIN 5040 mit den Kennbuchstaben A bis E.Im Außenbereich finden überwiegendLeuchten für direkte Beleuchtung Verwendung.Bei der dekorativen Beleuchtung vonFußgängerzonen, Parkanlagen usw. könnenauch Leuchten mit einem geringen indirektenLichtstromanteil, der z. B. Bäume oderFassaden beleuchtet, eingesetzt werden.LichtstärkeverteilungDie räumliche Verteilung der Lichtstärkeeiner Leuchte wird durch den Lichtstärkeverteilungskörpergekennzeichnet. Er kannfür verschiedene Schnittebenen in Polardiagrammen(LVK) dargestellt werden. Zumbesseren Vergleich sind die Lichtstärken auf1.000 Im der in der Leuchte betriebenen36

83 84Lampen bezogen und dementsprechend inder Einheit cd/klm (= Candela pro Kilolumen)angegeben.An der Form der LVK kann man erkennen,ob es sich um eine tief-, breit-, symmetrisch-oder asymmetrisch-strahlendeLeuchte handelt.Die Lichtstärkeverteilungskurven werdenzumeist mit einem computergesteuertenDrehspiegel-Goniophotometer bei genormtenBetriebsbedingungen der Leuchte ermittelt.Sie sind Grundlage für die Planungder Innen- und Außenbeleuchtung.Leuchtdichteverteilung und AbschirmungZur Blendungsbewertung von Innenleuchtenmuss deren mittlere Leuchtdichte indem für die Blendung kritischen Ausstrahlungsbereichbekannt sein. Die mittlereLeuchtdichte wird als Quotient aus Lichtstärkeund wirksamer leuchtender Fläche inden Beobachtungsrichtungen ermittelt.In der Straßenbeleuchtung ist die Blendungunter anderem abhängig von der Größe derleuchtenden Fläche und von der Lichtausstrahlungder Leuchten. Dabei werden dieLichtstärken im kritischen Ausstrahlungsbereichdurch Umlenkung im optischen Systembegrenzt.85[82 + 83] Bei der Entwicklung von Leuchtenwerden CAD-Systeme eingesetzt.[84] Vom Computer gemessene und dargestellteräumliche Lichtstärkeverteilung einerAußenleuchte.[85] Um eine optimale Leuchtdichteverteilungbei wirkungsvoller Abschirmung der Leuchtenzu erreichen, werden computerberechneteReflektor/Raster-Kombinationen eingesetzt.37

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLichttechnische BaustoffeUm den Lichtstrom der Lampe in eine gewollteRichtung zu lenken, zu verteilen oderzu filtern, werden grundsätzlich zwei Artenvon „lichttechnischen Materialien“ verwendet:> reflektierende Materialien> lichtdurchlässige transmittierende Materialien.Die reflektierenden Materialien sollen möglichstviel Licht reflektieren und lassen sichunterteilen in Materialien mit:86 87 88> gerichteter Reflexionz. B. Spiegelreflektoren und -raster aushochglanzeloxiertem Aluminium; zusammenmit exakten Spiegelformen werden genaueLichtstärkeverteilungen und Leuchtdichtebegrenzungenerzielt.> gemischter Reflexionz. B. seidenmatte Spiegelraster; im Gegensatzzu matten Materialien besitzt dieseOberfläche eine stärker gerichtete Komponentefür „definierte“ Abschirmbedingungen.> gestreuter Reflexionz. B. matte Spiegelraster oder Reflektorenund Raster mit Lackoberflächen; die Lichtaustrittsflächeder Leuchten ist wegen ihrerhöheren Leuchtdichte deutlich sichtbar.Leuchtenbetriebswirkungsgrad LBZur energiewirtschaftlichen Beurteilungeiner Leuchte und für die lichttechnischenBerechnungen ist der Leuchtenbetriebswirkungsgrad LBeine wichtige Größe.Er ist das unter bestimmten Bedingungenermittelte Verhältnis des aus der Leuchteaustretenden Lichtstroms zur Summe derLichtströme der einzelnen Lampen.Diese Betriebsbedingungen beziehen sichauf die übliche Gebrauchslage der Leuchteund die normale Umgebungstemperatur25° C.Im Vergleich zu einer abgeschirmten Spiegelrasterleuchtehat eine freistrahlendeSchienenleuchte zwar einen höherenLeuchtenbetriebswirkungsgrad LB‚ aber38

Gerichtet lichtdurchlässige Baustoffe(wie Glas und Kunststoffe) werden gleichfallszur Lichtlenkung eingesetzt, wobei dieBrechung (Refraktion) und die Totalreflexiondes Lichtes angewendet werden.Dringt ein Lichtstrahl aus einem Medium inein anderes optisches Medium ein, soändert er seine Richtung in Abhängigkeitvom Einfallswinkel und eine Lichtlenkungwird erreicht.89 90auch eine höhere Blendwirkung. Spiegelrasterleuchtenz. B. bewirken eine wesentlichhöhere Beleuchtungsstärke auf derArbeitsfläche. Die Höhe der Beleuchtungsstärkenauf der Nutzebene kann deshalbaus den Leuchtenbetriebswirkungsgradennicht abgeleitet werden.Planung mit 25˚ CDer Leuchtenbetriebswirkungsgrad wird im Labor bei exakt25˚ C Umgebungstemperatur gemessen. Deshalb muss beider Beleuchtungsplanung unbedingt der bei 25˚ C ermittelteLichtstrom der Lampen eingesetzt werden. Sonst sind die fürdiese Beleuchtungsanlage errechneten Beleuchtungsstärkenfalsch.39

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLeuchtenElektrotechnische Eigenschaften, VorschaltgeräteSchutzklassenEntsprechend ihrem Schutz gegen zu hoheBerührungsspannung werden Leuchten indrei Schutzklassen eingeteilt:> Schutzklasse I:Anschluss berührbarer Metallteile an denSchutzleiter. Die Schutzleiter-Anschlussklemmeist gekennzeichnet mit> Schutzklasse II:Spannungsführende Teile sind mit einerzusätzlichen Schutzisolierung versehen.Der Anschluss des Schutzleiters ist nichterlaubt. Kennzeichen:> Schutzklasse III:Leuchten werden an einer für den Menschenungefährlichen Schutzkleinspannung(< 42 V) betrieben. Kennzeichen:Schutzarten IPLeuchten müssen mechanisch so ausgelegtsein, dass ein Eindringen von Fremdkörpernund Feuchtigkeit durch einen entsprechendenSchutz verhindert wird. ZurKennzeichnung der Schutzart wird dasIP-Nummern-System „Ingress Protection“verwendet.Die erste Kennziffer hinter dem IP beschreibtden Fremdkörperschutz, die zweite Kennzifferden Wasserschutz (siehe Tabelle undAbbildungen 93 bis 98 auf Seite 41).Eine IP 20-Leuchte ist z. B. gegen dasEindringen von Fremdkörpern 12 mmgeschützt, jedoch nicht gegen das Eindringenvon Feuchtigkeit. Eine Feuchtraumleuchtemit der Schutzart IP 65 ist staubdichtund gegen Strahlwasser geschützt.Elektromagnetische VerträglichkeitElektrische Geräte und Elektronikschaltungenverursachen gewollt oder ungewollthochfrequente elektromagnetische Energie,die abgestrahlt oder leitungsgebunden weitergeleitetwird. Ebenso können diese Gerätedurch Störungen von außen in ihremordnungsgemäßen Betrieb beeinflusst werden.Der zunehmende Einsatz elektronischerGeräte erfordert die Sicherheit vorgegenseitiger Beeinflussung. Dies gilt auchfür Leuchten mit Entladungslampen.Mit der Verfügung 242/1991 des Bundesministersfür Post und Telekommunikationvom 11.12.1991 wird für Leuchten eine allgemeineBetriebsgenehmigung erteilt, wennsie den Anforderungen an Störfestigkeitund Begrenzung der Störaussendung entsprechen.Grundlage der Verfügung bildetdas Gesetz über die elektromagnetischeVerträglichkeit, mit dem die EG-Richtlinie89/336/EWG „Elektromagnetische Verträglichkeit“in deutsches Recht umgesetztwurde.Die Übereinstimmung mit diversen einschlägigenNormen wird durch das EMV-Zeichendes VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitutesdokumentiert.40

9394IP 20 IP 209195 96IP 40 IP 5492[91] Leuchten sind diversen äußeren Einwirkungenausgesetzt.[92] Leuchten müssen zum Schutz gegen zuhohe Berührungsspannungen in einer der dreielektrischen Schutzklassen ausgeführt sein.[93 – 98] Die Leuchten sind Beispiele für unterschiedlicheIP-Schutzarten und machen deutlich,dass bei höheren Schutzarten der mechanischnotwendige Aufwand zur Erfüllung dergeforderten Eigenschaften beträchtlich zunimmt.97 98IP 54 IP 65Schutzart 1. Ziffer 2. ZifferFremdkörperschutz WasserschutzIP 11 Fremdkörper 50 mm TropfwasserIP 20 Fremdkörper 12 mm ungeschütztIP 23 Fremdkörper 12 mm SprühwasserIP 33 Fremdkörper 2,5 mm SprühwasserIP 40 Fremdkörper 1 mm ungeschütztIP 44 Fremdkörper 1 mm SpritzwasserIP 50 Staubgeschützt ungeschütztIP 54 Staubgeschützt SpritzwasserIP 65 Staubdicht StrahlwasserIP 66 Staubdicht starkesStrahlwasser41

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBrandschutzverhaltenBei der Auswahl von Leuchten ist dasBrandverhalten der Montageflächen undder Umgebung der Leuchten zu beachten.Nach DIN VDE 0100 Teil 559 sind Leuchtenmit -Zeichen zur direkten Montage anBaustoffen geeignet, die bis zu einer Temperaturvon 180° C form- und standfestbleiben. Nur auf nicht entflammbaren Baustoffen,wie z. B. Beton, können Leuchtenohne Brandschutz-Kennzeichnung direktmontiert werden.Dagegen dürfen in feuergefährdeten Betriebsstätten,wo sich leicht entzündlicheStoffe wie z. B. Fasern von Textilien usw.auf den Leuchten ablagern können, nurLeuchten mit -Zeichen installiert werden.Die Leuchten sind so ausgelegt, dass anihren Oberflächen vorgegebene Temperaturgrenzwertenicht überschritten werden.Leuchten für die direkte Montage in/an Einrichtungsgegenständenwie z. B. Möbelnmüssen je nach Material der Montageflächedas - bzw. -Zeichen tragen.BallwurfsicherheitLeuchten für den Einsatz in Sportstätten, indenen Ballspiele stattfinden, müssen ballwurfsicherund mit dem Zeichen für Ballwurfsicherheitausgezeichnet sein. Das giltauch für das Leuchtenzubehör und dieMontageteile.Energieeffizienz von LeuchtenDer Verbrauch von elektrischer Energie wirdhauptsächlich durch die Lampe und derenBetriebsgerät verursacht. Um den Energieverbrauchdes Systems Vorschaltgerät/Lampe zu verdeutlichen, wurde von der EuropäischenUnion die Energieklassifizierungbeschlossen (Richtlinie 2000/55/EG überEnergieeffizienzanforderungen an Vorschaltgerätefür Leuchtstofflampen).Wie für Lampen und Vorschaltgeräte (sieheSeite 32) ist auch für Leuchten eine eigenständigeEnergieklassifizierung geplant.42VorschaltgeräteDer EEI (Energy Efficiency Index) unterscheidetsieben Vorschaltgeräte-Klassen:A1A2A3B1B2CDDimmbare elektronische Vorschaltgeräte(EVGs)Elektronische Vorschaltgeräte (EVGs)mit reduzierten VerlustenElektronische Vorschaltgeräte (EVGs)Magnetische Vorschaltgeräte mitsehr geringen Verlusten (VVGs)Magnetische Vorschaltgeräte mitgeringen Verlusten (VVGs)Magnetische Vorschaltgeräte mitmoderaten Verlusten (KVGs)Magnetische Vorschaltgeräte mitsehr hohen Verlusten (KVGs).Der Vertrieb von Vorschaltgeräten derKlasse D ist seit 21. Mai 2002 nicht mehrzulässig, Vorschaltgeräte der Klasse C dürfenseit 21. November 2005 nicht mehr aufden Markt gebracht werden.Allen Entladungslampen gemeinsam ist dienegative Strom/Spannungs-Charakteristik,d. h. bei konstanter Spannung steigt derStrom auf eine Stärke, welche die Lampezerstören würde. Deshalb sind für denBetrieb von Entladungslampen Vorschaltgeräteerforderlich. Sie dienen der Strombegrenzungund auch dem Zünden der Lampenin Verbindung mit z. B. Startern.Das zunehmende Energiebewusstsein hatbei den Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampenzu technischen Weiterentwicklungengeführt: dem (induktiven) verlustarmenVorschaltgerät (VVG) als Nachfolger deskonventionellen Vorschaltgerätes (KVG) unddem elektronischen Vorschaltgerät (EVG).Das elektronische Vorschaltgerät wandeltdie Netzspannung 230 V/50 Hz in einehochfrequente Wechselspannung von 25bis 40 kHz um, wodurch sich bei fast gleichemLichtstrom einer 58 W-Lampe derenLeistungsaufnahme auf ca. 50 W reduziert.Der Leistungsbedarf für das SystemLampe/EVG verringert sich in diesem Beispielauf 55 W, was eine Einsparung gegenüberdem KVG-System von 23 % ausmacht.Die Anwendung energiesparender,effizienter Vorschaltgeräte wird durch Maßnahmender EU gefördert. Bereits heutesind mehr als 40 % der neuen bzw. umgerüstetenBeleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampeneinschließlich Kompaktleuchtstofflampenmit EVG ausgerüstet.Neben den beträchtlichen Energie-Einsparungen,die zu kurzen „pay-back-Zeiten“von wenigen Jahren für die elektronischenVorschaltgeräte führen, bringt der Hochfrequenzbetriebvon Leuchtstofflampen undzunehmend auch der von anderen Entladungslampenan EVG weitere Vorteile:Vorteile elektronischer Vorschaltgeräte(EVGs)> Geringe VG-Verluste> Höhere Lichtausbeute der Lampe> Bestmögliches Umsetzen elektrischerLeistung in Licht> Erhöhung des Beleuchtungskomfortsund der Beleuchtungsqualität> Kein Flimmern, da höhere Betriebsfrequenz> Kein Flackern beim Abschalten(Sofortstart durch Wendelvorheizung)> Senken der Betriebskosten> Reduzierte Klimatisierungsleistung> Kein Starter, kein Kompensationskondensator> Einsatz bei Wechsel- oder Gleichspannung> Konstante Lampenleistung überweiten Spannungsbereich> Geeignet für Sicherheitsbeleuchtung> Geringe magnetische Störinduktion> Einsatz in medizinisch genutztenRäumen> Abschalten bei defekten Lampen(Brandschutz)> Ca. 50 % verlängerte Lampenlebensdauer> Dimmen möglich

99Brandschutz-Kennzeichnung von LeuchtenLeuchten zur Montage an Gebäudeteilen, die bis 180° C nichtentflammbar sind.Wie F-Zeichen, jedoch geeignet für aufliegende Wärmeisolierung.Leuchten für die Montage in/an Möbeln, Befestigungsfläche bis180° C nicht entflammbar.Leuchten für die Montage in/an Möbeln, Befestigungsfläche imnormalen Betrieb bis 95° C nicht entflammbar.Leuchten für feuergefährdete Betriebsstätten. Temperatur derwaagerechten Leuchtenoberflächen bei normalem Betrieb maximal90° C. Glasoberflächen von Leuchtstofflampen maximal 150° C.Weitere Kennzeichen auf LeuchtenBallwurfsicher nach VDE, „Nicht für Tennis“ bei Öffnungen 60 mmSchutz gegen ExplosionenMax. zulässige Umgebungstemperatur von 25° C abweichendt a…° CNicht zugelassene LampenCOOLBEAMMindestabstand zur angestrahlten Fläche43

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLeuchtenBetriebsgeräte, Regeln, Steuern, BUS-SystemeTransformatorenFür den Betrieb von Niedervolt (NV)-Halogenlampenwerden Transformatoren miteiner Ausgangsspannung von 6 V, 12 Voder 24 V benötigt.Es wird zwischen herkömmlichen Transformatorenund Ringkern-Transformatorenunterschieden, wobei sich die Transformatorenweniger in der Verlustleistung alsmehr in der Baugröße unterscheiden.Zusätzlichen Komfort bieten elektronischeTransformatoren z. B. durch Leerlaufabschaltung,Kurzschlussfestigkeit und lampenschonendesEinschalten.Vorteile elektronischerTransformatoren> Kompakte Bauform> geringes Gewicht> geringe Verlustleistung> geringer Innenwiderstand> keine Geräuschentwicklung> hoher Wirkungsgrad> Überlast- und Übertemperaturschutzdurch angepasste Leistungsrückregelungohne Abschalten derLampen> im Fehlerfall reparierbar, da nichtvergossen> Softstart – keine Stromspitzen beimEinschalten> elektronischer KurzschlussschutzKompensations-KondensatorenKompensations-Kondensatoren dienen derVerbesserung des Leistungsfaktors. Durchdie Kompensation wird die induktive Blindleistungder Vorschaltgeräte (Drosseln), welchedie elektrischen Einrichtungen wie z. B.Leitungen, Kabel, Transformatoren undSchalter mit belastet, verringert. Leuchtenmit Entladungslampen sind nach Vorgabeder Elektrizitätswerke zu kompensieren.Kompensations-Kondensatoren müssendie Kennzeichnung F (flammsicher) oder FP(flamm- und platzsicher) in Verbindung mitdem Prüfzeichen einer anerkannten Prüfstelletragen und mit einem Entladewiderstandausgestattet sein.EVGs benötigen keine Kompensations-Kondensatoren.Starter und ZündgeräteStarter für Leuchtstofflampen an magnetischenVorschaltgeräten schließen bzw.öffnen den Vorheizstromkreis einer Leuchtstofflampeund leiten damit den Zündvorgangein. Unterschieden wird zwischen denUniversal- und Sicherungs-Schnellstartern.EVGs benötigen keine Starter.Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampenbenötigen Startspannungsimpulsein der Größenordnungvon 1 bis 5 kV. Zum Zünden von Hochdruck-Entladungslampenwerden daherZündgeräte mit speziellen elektronischenSchaltungen eingesetzt.Zum sofortigen Heißwiederzünden vonerloschenen Halogen-Metalldampflampenoder Natriumdampf-Hochdrucklampen sindZündgeräte mit erheblich höheren Spannungenals 5 kV erforderlich.[100] Ohne Betriebsgeräte geht es nicht –weder bei den Leuchtstofflampen der Allgemeinbeleuchtungnoch bei den Halogenlampender Akzentbeleuchtung.44

100101102[101] Transformatoren für Niedervolt-Lampenwandeln die Netzspannung von 230 V auf die Lampen-Betriebsspannung von 6, 12 oder 24 V um. Sekundärseitigergeben sich entsprechend hohe Stromstärken,die einen bedeutend größeren Querschnittsowohl der Transformatorwicklung als auch derLampenzuleitung erfordern.[102] Zur Kompensation der induktiven Blindleistungvon konventionellem (KVG) und verlustarmemVorschaltgerät (VVG) wird bei Leuchten mit Leuchtstofflampenein Kondensator parallel zum Netzanschluss(230 V) geschaltet.[103] Das elektronische Vorschaltgerät (EVG) benötigtkeine Starter und Kompensations-Kondensatoren.10345

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtNiedervolt-InstallationNiedervolt-Installationen steIlen aufgrundder geringen Spannungen zwar keine direktenGefahren für den Menschen dar, jedochist zu beachten, dass durch die heruntertransformierteSpannung sehr hohe Strömefließen.Beispiele:Lampe 230 V, 100 WStromstärke I = 0,43 ALampe 12 V 100 WStromstärke I = 8,33 ADiese hohen Ströme können bei einer ungenügendenDimensionierung von Kabeln,Kontakten, Klemmstellen und Schaltern zuderen Überlastung führen. Um daraus resultierendemögliche Brandgefahren zu vermeiden,sind besondere Installationsbedingungenvom Fachmann zu berücksichtigen.Für eine fachgerechte Installation habensich NV-Stecksysteme mit Steckern, Kupplungenund Kabeln bewährt.Regeln und SteuernDas Regeln und Steuern der Beleuchtungist heute ein fester Bestandteil der modernenGebäudetechnik. Neben der Energieeinsparungspielen der Steuerungskomfortund die bessere Motivation bei dynamischemLicht eine zunehmende Rolle.Die Steuerung der Beleuchtung kann in Abhängigkeitvon der Menge des natürlichenLichts oder des Sonnenstands (Tageslichtsteuerungoder -regelung), von der Nutzungeines Raums (Präsenzkontrolle) oder voneiner erwünschten Lichtstimmung desRaums (z. B. RGB-Steuerung) erfolgen.Tageslichtabhängige RegelungWer das durch Oberlichter oder Fenstereinfallende Tageslicht nutzt und mit derkünstlichen Beleuchtung kombiniert, sparteine Menge Energie. Dafür wird die künstlicheBeleuchtung nur dann zugeschaltetoder langsam stufenlos hinzugeregelt,wenn das Tageslicht nicht ausreicht.Üblicherweise wird dieses Miteinander alsLichtmanagement-Lösung realisiert, indemeine tageslichtabhängige Regelung eingerichtetwird, die ein konstantes Beleuchtungsniveauerzeugt als Summe aus Tageslichtanteilund geregeltem künstlichen Licht.So bleibt die gewünschte Beleuchtungsstärkeauf der Arbeitsfläche durch Zugabeoder Rücknahme des künstlichen Lichts inetwa gleich, auch wenn sich der Tageslichtanteiländert.Das heißt: Bei großer Außenhelligkeit wirddie künstliche Beleuchtung zurückgenommen,bei wenig Tageslicht am Morgen; amAbend oder in den Wintermonaten wird ihrNiveau entsprechend angehoben.Die Regelung des Beleuchtungsniveaus inAbhängigkeit vom Tageslicht wird umgesetztdurch Dimmen und/oder Teilabschaltungen> über Lichtsensoren an einzelnen Arbeitsplatzleuchten,> über Lichtsensoren im Raum,> über Außenlichtsensoren.DALI – Digitale LichtsteuerungSpeziell auf die Anforderungen modernerBeleuchtungstechnik abgestimmt, wurdeDALI (Digital Addressable Lighting Interface)entwickelt: Ein System für intelligentesLichtmanagement – einfach anzuwenden,wirtschaftlich effizient und mit der Option,DALI bei Bedarf durch Schnittstellenmodulein übergeordnete Gebäudesystemtechnikmit EIB (European Installation Bus) oderLON (Local Operating Network) einzubinden.DALI steuert das Licht mit allen daran beteiligtenDALI-Komponenten und kann jedesGerät individuell ansprechen, z. B. jedesEVG (= Leuchte) gleichwertig bis zu 16Gruppen zuordnen, einzeln mit 16 Lichtwertenfür Beleuchtungsinszenierungen definierenoder alle EVGs synchron dimmen.Der Arbeitsgemeinschaft (AG) DALI imZentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie(ZVEI) e.V., Frankfurt am Main,gehören führende europäische und USamerikanischeHersteller von EVGs undLichtsteuer- und -regelanlagen an.Zentrale Leittechnik – BUS-SystemeDie immer komplexer werdenden Abläufe inder Gebäudetechnik und die Steuerungund Überwachung der Funktionen und Zuständeder einzelnen Installations- undEinrichtungssysteme – wie Heizung, Klimaanlage,Melde- und Überwachungssystem,Beleuchtung, Jalousiensteuerung etc. –erfordern ein neues Gebäudemanagement,also die Einbeziehung aller Einzelsystemeund damit auch der Beleuchtungsanlage,in eine intelligente Gebäudesystemtechnik.Unter Nutzung der Mikroelektronik und derDatenübertragung ist es möglich, alle notwendigenSystem-Gruppen miteinander„kommunizierend“ über ein gemeinsamesBUS-Netz zu verbinden.Informationen von Sensoren (z. B. Lichtschranken,Infrarot-Empfänger, Windmesser,Helligkeitssensoren) werden über dasBUS-Netz weitergeleitet. Durch geeigneteZuordnungen von Sensoren (Empfänger)und Aktoren (Schaltorganen) lassen sichSteuerungen und Regelungen vielfältigerFunktionen programmieren.46

104 105[104] Die Abhängigkeit von Lampenleistungund Lichtstrom beim Dimmen von Temperaturstrahlern.[105] Die Abhängigkeit von Lampenleistungund Lichtstrom beim Dimmen von Leuchtstofflampen,hier 16 mm-Lampen.[106] BUS-Systeme vereinen höheren Beleuchtungskomfort,einfache Vernetzung vonGewerken und Energieeinsparungen. Alle elektrischenVerbraucher werden mit Spannungversorgt. Die Steuersignale werden über BUS-Leitung gesendet: Wind- und Strahlungswächter,Schalter und Infrarotsender liefernEingangssignale, die umgewandelt und andie zu steuernden Leuchten und Jalousienversandt werden.[107] Tageslichtabhängige Regelung alsSumme aus Tageslichtanteil und geregeltemkünstlichen Licht für ein konstantes Beleuchtungsniveauauf der Arbeitsfläche.106Starkstrom-LeitungBUS10747

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLeuchtenFür die vielfältigen lichttechnischen und gestalterischen Aufgaben inden jeweiligen Einsatzbereichen gibt es eine Vielzahl von Leuchten.Die auf dieser Doppelseite gezeigten Beispiele sind nur eine kleineAuswahl. Insbesondere Leuchten für spezielle Aufgaben wie Tunnelleuchten,Objektschutzleuchten, explosionsgeschützte Leuchten,Klimaleuchten oder Reinraumleuchten sind hier nicht abgebildet.Weitere Informationen über Leuchtensysteme und Hersteller findenSie im Internet unter www.licht.de.108Raster-Einbauleuchten109110 111 112 113Raster-AnbauleuchtenDirekt/indirekte Pendelleuchtemit Lichtlenkflächen114115116117Wandfluter-Einbauleuchtenmit asymmetrischer LichtverteilungStrahler an Stromschienen (links)und schwenkbare Einbaudownlights (rechts)118 119 120 121Medizinische Versorgungseinheit horizontalmit direkt / indirekter LichtverteilungScheinwerfermit asymmetrischer Lichtverteilung48

122Direkt / indirekte Einbauleuchten123 124 125Downlights mit symmetrischer Lichtverteilung (links)und asymmetrischer Lichtverteilung (rechts)126 127Direkt / indirekte Stehleuchte Büromit Tischleuchte128Direkt / indirekte Stehleuchte Wohnenmit Tischleuchte129130 131 132 133Wandleuchten als Anbauleuchte (links)und als Einbauleuchte (rechts)Rettungszeichenleuchtezur Kennzeichnung des Rettungsweges134135136137Pollerleuchte (links)Bodeneinbauleuchte (rechts)Mastaufsatzleuchte (links)Lichtstele (rechts)49

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBeleuchtungsplanungBeleuchtungsanlagen sollten so geplant werden, dass die späteren Nutzer zufrieden sind und keine Energie ver -schwendet wird. Die Planung muss die Vorgaben der einschlägigen Normen berücksichtigen.InnenraumbeleuchtungBeleuchtungsanlagen in Innenräumen sollenden einschlägigen Normen entsprechen.Zur Planung einer Anlage sind erforderlich:> Grundriss- und Schnittpläne der Räumebzw. Raumabmessungen> Anordnung von Raumöffnungen wieTüren und Fenster> Angaben über Deckenausführung> Farben bzw. Reflexionsgrade von Decke,Wänden, Boden und Möbeln> Zweckbestimmung des Raumes, vorkommendeSehaufgaben> Lage der Arbeitsbereiche> Möblierung oder Maschinenanordnung> Betriebsbedingungen wie z. B. Temperatur,Feuchtigkeit, StaubAufgrund dieser Angaben sind die geeignetenLichtquellen und Leuchten auszuwählen.Nachdem die Anzahl der Lampen fürdie geforderte Beleuchtungsstärke berechnetist, wird die Anzahl und Anordnung derLeuchten festgelegt. Hierbei sind beleuchtungs-,montage- und wartungstechnischewie auch architektonische Gesichtspunkteentscheidend.Wünsche des Architekten hinsichtlichLeuchtenart und Leuchtenanordnung sindmit den Erkenntnissen der Beleuchtungstechnikund Arbeitsphysiologie in Übereinstimmungzu bringen.Neben den beleuchtungstechnischen Gesichtspunktenmuss ebenfalls die Wirtschaftlichkeiteiner Anlage in Betracht gezogenwerden.Beleuchtungsplanung nach demWirkungsgradverfahrenIn der Druckschrift „Projektierung von Beleuchtungsanlagennach dem Wirkungsgradverfahren“der Deutschen LichttechnischenGesellschaft e.V. ist das Verfahrenbeschrieben und sind Raumwirkungsgradefür eine Anzahl von Standard-Leuchten tabelliert.Die für eine gewünschte Beleuchtungsstärkeerforderliche Leuchtenzahl berechnetman mit der nachfolgenden Formel:n =E Az B WFDarin bedeuten:nEAz LB R BWFLeuchtenanzahlgewünschte BeleuchtungsstärkeFläche oder Teilfläche des RaumesAnzahl der Lampen je LeuchteLichtstrom einer LampeLeuchten-BetriebswirkungsgradRaumwirkungsgrad LB RBeleuchtungswirkungsgradWartungsfaktorDer Raumwirkungsgrad ist von der Lichtstromverteilungder Leuchte, der Raumgeometrieund den Reflexionsgraden im Raumabhängig.Der Beleuchtungswirkungsgrad Berfasstden Leuchten-Betriebswirkungsgrad LBund den Raumwirkungsgrad R.Von den Leuchtenherstellern werden umfangreicheTabellenwerke von Beleuchtungswirkungsgraden Bzur Verfügung gestellt.Beleuchtungsplanung mit Computer-ProgrammenMit dem Wirkungsgradverfahren kann diefür eine vorgegebene mittlere Beleuchtungsstärkeerforderliche Leuchtenanzahlermittelt werden. Die Berechnung der Beleuchtungsstärkenan den Punkten desRaumes wird mit Computern durchgeführt.Hierzu stehen entsprechende Programmezur Verfügung.Diese Projektierungsprogramme ermöglichenüber menügesteuerte Eingaben diekomplette lichttechnische Berechnung einerBeleuchtungsanlage – von einer erstenüberschlägigen Ermittlung bis zur voll dokumentiertenausführlichen Projektierung.Zahlreiche Hilfefunktionen sind auf Tastendruckverfügbar, grafische Darstellungenunterstützen die Eingabe und das Verständnisder Ergebnisse. Die grafischen Computer-Darstellungenvermitteln ein anschaulichesBild der Beleuchtungsanlage.Zusätzlich zu der lichttechnischen Dokumentationeines Projektes erstellen die Programmeauf Wunsch eine Materialliste mitder Anzahl der Leuchten für jeden Leuchtentypim Raum, einschließlich beschreibendemText.StraßenbeleuchtungDie Straßenbeleuchtung dient der Verkehrssicherheitauf der Straße bei Dunkelheit.Dabei müssen Mindestwerte für die wichtigstenGütemerkmale erreicht werden, diees dem Kraftfahrer ermöglichen, Form, Bewegungund Abstand von Personen undGegenständen im Verkehrsraum in einerausreichenden Entfernung sicher undschnell zu erkennen und das Fahrverhaltenentsprechend anzupassen.50

138 139Ziel der Beleuchtungsplanung ist es, dieentsprechend den verkehrstechnischenVoraussetzungen in den Normen und Vorschriftengeforderten Daten für Leuchtdichte,Längs- und Gesamtgleichmäßigkeitsowie Blendungsbegrenzung zu erreichen.Dabei soll ein gutes „Bild“ entstehen, dasden Straßenverlauf deutlich erkennen lässt.Anlage-, Betriebs- und Wartungskostensollen niedrig sein und eine gute Wirtschaftlichkeitder Beleuchtungsanlage ergeben.Hierzu ist eine Optimierung zwischen derGeometrie der Straße, der Leuchtenanordnung,der Leuchtenart und der Leuchtenbestückungerforderlich.Bei der Auswahl geeigneter Leuchten führenLeuchten mit Spiegeloptiken für Hochdruck-Entladungslampenzu den günstigstenLösungen.Zur Berechnung der mittleren Fahrbahnleuchtdichteund der Leuchtdichtegleichmäßigkeitenmüssen die Lichtstärkeverteilungder Leuchte, der Lichtstrom derLampe, die Anlagengeometrie und die Reflexionseigenschaftender Straßenoberflächebekannt sein. Letztere können Standardwertefür bestimmte Fahrbahnbelägesein oder Messwerte, die mit einem Straßenreflektometerermittelt wurden.140[138] Für eine Vielzahl einzelner Punkte imRaum berechnen Planungsprogramme die Beleuchtungsstärkeund zeigen sie grafisch an.[139] Dieser Computer-Ausdruck zeigt die Wirkungder Beleuchtung im Raum einschließlichMöbeln und Leuchten.[140] Die Computersimulation des beleuchtetenPlatzes und der anschließenden Straße beiNacht erlaubt es, die Beleuchtungsplanungdurch den realistischen Bildeindruck zu überprüfen.51

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtMessen von BeleuchtungsanlagenFür die Überprüfung von Beleuchtungsanlagen gibt es geeignete Verfahren, die überwiegend für professionelleAnwender wie Architekten und Lichtplaner und nicht für Laien gedacht sind.In der Beleuchtungstechnik werden Messungendurchgeführt, um> beleuchtungstechnische Projektierungennachzuprüfen,> den Ist-Zustand bestehender Beleuchtungsanlagenzu untersuchen, um eventuelleine Wartung bzw. Instandsetzung der Anlagezu veranlassen,> verschiedene Beleuchtungsanlagen zuvergleichen.In den Normen und Vorschriften sind Festlegungengetroffen, um eine einheitlicheMess- und Bewertungspraxis sicherzustellen.Wichtige Messgrößen sind:> die Beleuchtungsstärke E, z. B. als horizontaleBeleuchtungsstärke E h, als vertikaleBeleuchtungsstärke E v, als zylindrische BeleuchtungsstärkeE zoder halbzylindrischeBeleuchtungsstärke E hz.> die Leuchtdichte L, z. B. in der Straßenbeleuchtung,Tunnelbeleuchtung oder Innenraumbeleuchtung,> der Reflexionsgrad , z. B. für Decke,Wände, Boden bei Arbeitsstätten in Innenräumenund bei Sporthallen,> die Reflexionseigenschaften von Fahrbahnoberflächen,z. B. in der Straßen- undTunnelbeleuchtung,> die Netzspannung U und/oder die Umgebungstemperaturt abei Beleuchtungsanlagenmit Lampen, deren Lichtstrom vonder Betriebsspannung und/oder der Raumbzw.Umgebungstemperatur abhängig sind.In der Praxis werden am häufigsten Beleuchtungsstärkemessungendurchgeführt.Dafür sind Messgeräte zu verwenden,deren relative spektrale Empfindlichkeit gutan den spektralen HeIlempfindlichkeitsgradV() des Auges angepasst ist. Weiterhinmuss schräg einfallendes Licht cosinusgetreubewertet werden.Bei der Vorbereitung einer Messung sollteFolgendes festgestellt werden:> geometrische Maße der Beleuchtungsanlage.> Art der Anlage bzw. des Raumes undder Tätigkeit,> zu messende Größen und Lage derMesspunkte,> allgemeiner Zustand der Anlage, wiez. B. Alter, Zeitpunkt der letzten Reinigungund des letzten Lampenwechsels, Gradder Verschmutzung.Vor Beginn der Messungen sind die Lampenso lange einzubrennen, bis ein stationärerZustand der Anlage erreicht ist, undsind die Einflüsse durch Fremdlicht (z. B.Tageslicht bei der Innenbeleuchtung oderKraftfahrzeugbeleuchtung, SchaufensterundWerbebeleuchtung bei der Außenbeleuchtung)auszuschließen. Ebenso müssenStöreinflüsse durch Hindernisse oder Abschattungendurch die Messpersonen vermiedenwerden.Photometerklassen nach DIN 5035-6Klasse Güte AnwendungA hohe PräzisionsmessungenB mittlere BetriebsmessungenC geringe Orientierende Messungen52

Zur Messung der Beleuchtungsstärkenwird die Grundfläche der zu beurteilendenAnlage in gleich große, möglichst quadratischeTeilmessflächen aufgeteilt. DiesesMessraster darf nicht mit dem Rastermaßder Leuchtenanordnung übereinstimmen,um nicht z. B. direkt unter den Leuchtenjeweils nur Maximalwerte zu messen.Jedoch können Symmetrieeigenschaftenvon Beleuchtung und Raum bzw. Flächenim Freien zu einer sinnvollen Reduzierungdes Messumfanges genutzt werden.Die Darstellung der Messwerte erfolgt tabellarisch.Eine grafische Darstellung der Beleuchtungsstärkein Isoluxkurven ergibt sich,wenn man Messpunkte gleicher Beleuchtungsstärkenmiteinander verbindet.Zur Ermittlung der mittleren BeleuchtungsstärkeE _ werden die einzelnen Messwerteaddiert und durch die Anzahl der Messpunktegeteilt.Die Gleichmäßigkeit g 1der Beleuchtungsstärkeergibt sich als Quotient aus derkleinsten gemessenen BeleuchtungsstärkeE minund der errechneten mittleren BeleuchtungsstärkeE _ .Die Gleichmäßigkeit g 2ist das Verhältnisvon E minzur größten gemessenen BeleuchtungsstärkeE max.1411,0 m0,1 mBeleuchtungsstärke E:einfallendes Licht – vom Auge unsichtbar(gemessen mit Luxmeter)Leuchtdichte L:reflektiertes Licht – vom Auge sichtbar(gemessen mit Leuchtdichtemesser)0,75 mGrundsätzlich sollte zu jeder Messung einMessprotokoll erstellt werden, in dem z. B.außer den gemessenen Werten auch dieUmfeldbedingungen, Angaben zu Lampen,Leuchten und Geometrie der Beleuchtungsanlagefestgehalten sind.[141] Horizontale Beleuchtungsstärken werdenauf der Arbeitsfläche oder im Allgemeinen0,75 m über dem Boden und max. 0,1 m überdem Boden von Verkehrswegen, Straßen undParkflächen gemessen.LEVertikale Beleuchtungsstärken in Innen- undAußensportanlagen werden 1,0 m über demBoden gemessen.[142] Zur Bewertung einer Straßenbeleuchtungwird die Leuchtdichte L der Straßenoberfläche/Fahrbahnmit dem Leuchtdichtemessergemessen.14253

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtBeleuchtungskostenBei der Planung einer Beleuchtungsanlage sind der Energie- und Kostenaufwand wichtige Entscheidungskriterienfür Neuanlagen und Sanierungsmaßnahmen.Die lichttechnische Projektierung umfasstauch eine Energiebilanzrechnung und solltemit einer Wirtschaftlichkeitsanalyse ergänztwerden.Kostenvergleiche sind nur zulässig, wennsowohl die Qualität, Lebensdauer, Gebrauchstüchtigkeit,gesicherte Ersatzteilversorgungund Wartungsvorteile der Leuchtenals auch die Einhaltung der Gütemerkmaleder Beleuchtung gleichwertig und gewährleistetsind.Neue innovative Techniken und computerunterstützteProjektierungen helfen dabei.Den Fortschritt zeigen moderne Lampen,Leuchten und Beleuchtungstechniken mitzahlreichen Verbesserungen, z. B. einerhöheren Lichtausbeute bei Leuchtstofflampen,geringerer Verlustleistung der Vorschaltgeräte,höherem Wirkungsgrad derLeuchten, höherem Beleuchtungswirkungsgraddurch zweckmäßigere Leuchtensystemeund präzisere Verfahren derBeleuchtungsplanung.Bedarfsgerechtes präzises Planen, diefachkundige Auswahl von Lampen, Betriebsgerätenund Leuchten sowie eine optimierteAnordnung der Leuchten sindVoraussetzung für energie- und kostensparendeBeleuchtungsanlagen.[143] Die Verkettung der Einzelkosten, ausdenen sich die Beleuchtungskosten zusammensetzen,macht deutlich, dass technische Verbesserungenan Lampen und Leuchten insgesamteine beachtliche Kosteneinsparung bringen.14354

Zum Vergleich verschiedenerBeleuchtungsanlagen wird dieKosten-Formel verwendet.KapitalkostenK = n 1k 1k 2 100 K + 11002 Kn 2Energiekosten+ n 1 t B a P Lampenersatz, Wartung der Anlaget BR+ n 1(K 3+ K 4)t Ln 2 In der Formel bedeuten:K Jährliche GesamtkostenK 1Kosten einer Leuchtek 1Kapitaldienst für K 1(Verzinsung undAbschreibung) in %K 2Kosten für Installationsmaterial undMontage je Leuchtek 2Kapitaldienst für K 2(Verzinsung undAbschreibung) in %R Reinigungskosten je Leuchte und Jahrn 1Anzahl aller Lampenn 2Anzahl der Lampen je LeuchteK 3Preis einer LampeK 4Kosten für das Auswechseln einerLampeP Leistungsaufnahme einer Lampeeinschl. Vorschaltgerät in kWA Kosten der elektrischen Energie je kWheinschl. der anteiligen Bereitstellungskosten(Grundpreis)t LNutzlebensdauer der Lampe in hJährliche Benutzungsdauer in ht B144[144] Präzise Planung ist gleichermaßen dieVoraussetzung für bedarfsgerechtes wie fürenergieeffizientes Licht.[145] In der Straßenbeleuchtung haben Kompletterneuerungoder Umrüstung auf moderneBeleuchtungstechnik ein sehr hohes Einsparpotenzialan Energie und Kosten.14555

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtEnergieeffizientes LichtLampen mit hoher Lichtausbeute, elektronische Betriebsgeräte, in der Lichtlenkung optimierte Leuchten, dieEinbeziehung von Tageslicht und Lichtmanagement sorgen für energieeffiziente Lichterzeugung und tragen damitzur CO 2-Reduzierung bei. Moderne Beleuchtungstechnik steht zugleich für hohe Beleuchtungsqualität.Im Mittelpunkt der technischen Weiterentwicklungenstanden unter anderem Leuchtstofflampeund Vorschaltgerät. Dabei gingund geht es vor allem um die Steigerungder Lichtausbeute. Die Übersicht „Meilensteinezur Energieeinsparung mit modernerBeleuchtung“ zeigt, wie das Einsparvolumengewachsen ist. Am Anfang stand dieEntwicklung neuer verlustarmer Vorschaltgeräte(VVG), später elektronischer Vorschaltgeräte(EVG). Parallel kam die Dreibanden-Leuchtstofflampeauf den Markt,später in der Ausführung mit 16 mm Durchmesser.LeuchtenLeuchten sind effizient, wenn sie hoheWirkungsgrade haben und ihre Lichtstärkeverteilunganwendungsgerecht ist. HochwertigeMaterialien und fachgerechte Verarbeitungerhöhen den Wirkungsgrad, derartigeQualitätsleuchten haben außerdemeine längere Lebensdauer.EffizienzpotenzialeDas Effizienz- und damit das Einsparpotenzialmoderner Beleuchtungstechnik isthoch. Wie viel einzelne Maßnahmen einsparenkönnen, zeigt die Übersicht „Effizienzpotenzialemoderner Technik“ in Vergleichen.Die Präsenzkontrolle schaltet dasLicht ab, wenn sich niemand im Raum aufhält.Das Herunterdimmen des Neuwertesder Beleuchtungsanlage auf den Wartungswerterlaubt insbesondere bei Neuanlageneine deutliche Energieeinsparung.Mit der bestmöglichen Ausgestaltung derEinzelmaßnahme werden die höchsten Einsparungenerreicht. Die Effizienz einer Beleuchtungsanlagesteigt nochmals, wennEinzelmaßnahmen kombiniert werden.Tageslicht nutzenDen höchsten Einspareffekt bietet die Nutzungdes im Raum zur Verfügung stehendenTageslichts: Die künstliche Beleuchtungwird nur dann zugeschaltet oder langsamstufenlos hinzugeregelt, wenn das Tageslichtnicht ausreicht. Wenn der Tageslichteinfallfür das Sehen auch im Arbeitsbereichgenügt, kann die Beleuchtungsanlage auchkomplett abgeschaltet werden. Je wenigerdas künstliche Licht in Anspruch genommenwird, umso höher sind die Energieunddamit die CO 2-Einsparung.Üblicherweise werden tageslichtabhängigeRegelungen als Summe aus Tageslichtanteilund geregeltem künstlichen Licht für einkonstantes Beleuchtungsniveau ausgelegt.Dies in unterschiedlichen Ausbaustufen: DieMöglichkeiten reichen von der einfachenRegelung einzelner Leuchten über die Regelungvon Leuchtengruppen in einem Systembis hin zur Lichtmanagement-Anlage(siehe Seite 46) und der Einbindung der gesamtenBeleuchtung in die Gebäudesystemtechnik.Natürliches Licht steht kostenlos zur Verfügung.Doch ganz zum Nulltarif gibt es dasTageslicht in Innenräumen nicht, denn allebaulichen Voraussetzungen dafür kostenGeld. Außerdem sind häufig zusätzlicheMaßnahmen zum Wärme- und zum Blendschutznotwendig. Auch das Lichtmanagementzur Dosierung von Tages- und künstlichemLicht ist in den Anschaffungskostenetwas teurer als eine Beleuchtungsanlageohne Intelligenz – eine Investition, die sichjedoch schnell amortisiert.EnergieausweisUnter dem Aspekt der CO 2-Reduzierunggibt der Energieausweis nach der Energieeinsparverordnung(EnEV 2007) seit Oktober2007 Einsparimpulse: Er bilanziert denGesamtenergiebedarf eines Hauses erstmalsinklusive der Beleuchtung (gilt fürNicht-Wohngebäude). Für die Berechnungherangezogen wird das Verfahren nachDIN V 18599 „Energetische Bewertung vonGebäuden – Berechnung des Nutz-, EndundPrimärenergiebedarfs für Heizung,Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser undBeleuchtung“. Teil 4 behandelt den NutzundEndenergiebedarf für die Beleuchtung.BeleuchtungsqualitätEnergie sparen ist wichtig. Doch darf dieBeleuchtungsqualität nicht unter Sparmaßnahmenleiden. Deshalb gelten für diekünstliche Beleuchtung – wie übrigensauch für das Tageslicht – die lichttechnischenGütemerkmale. Denn das Licht wirdfür die Menschen geplant, wann und wo siees brauchen: Nicht nur in der Arbeitsweltsoll es bedarfsgerecht sein, hohe Ansprüchean die visuelle Ergonomie erfüllen, dasWohlbefinden fördern und die Gesundheiterhalten.56

146[146] Bis zu 82 Prozent weniger Energie mitentsprechender Kostenersparnis – dieser Vergleichmit einer alten Beleuchtungsanlage istüberzeugend.[147] Jede Einzelmaßnahme (immer derzweite Balken) erzielt eine Mindestersparnis.Die Einsparung kann durch bestmögliche Ausgestaltungnochmals erhöht werden.14757

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtLicht und UmweltAnforderungen, die dem Schutz der Umwelt dienen, definiert vor allem die Europäische Union (EU). Dafür setztdie EU vier Schwerpunkte: Klimaschutz (CO 2-Reduktion), Natur und biologische Vielfalt, Umwelt und Gesundheit,nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen und Abfallwirtschaft.Informationen über das um fäng liche undimmer wieder aktualisierte Regelwerk fassendie EU-Internetseiten (http://europa.eu/index_de.htm) dazu zusammen.EuP-RichtlinieDie EuP-Richtline (Ökodesignrichtlinie) legtden Rahmen fest für die umweltgerechteGestaltung energiebetriebener Produkte(Energy using Products). In Deutschlandwird sie umgesetzt im Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EBPG). Ein vorrangigesZiel bei diesem Ansatz ist die Reduzierungdes Energieverbrauchs während der Nutzungszeiteines Produktes.AltgeräteDie Rücknahme und umweltverträglicheEntsorgung von Elektro- und Elektronikaltgeräten,geregelt im Elektro- und Elektronikgerätegesetz(ElektroG), ist ebenso Umweltschutznach EU-Vorgaben (WEEE-Richtlinie). Die Rücknahme ist für Produkte,die das ElektroG erfasst, Sache der Hersteller/Importeure,die diese Aufgabe auchDritten übertragen können.Entladungslampen werden in Deutschlandvon dem GemeinschaftsunternehmenLightcycle Retourlogistik und ServiceGmbH (www.lightcycle.de) angenommen.Informationen zum Lampen-Recycling gibtdie Arbeitsgemeinschaft Lampenverwertung(AGLV) im ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik-und Elektronikindustrie e.V.(www.zvei.org), in der sich Hersteller undLampen-Verwerter zusammengeschlossenhaben.58Leuchten, die seit März 2006 eingekauftwurden, fallen als „neue Altgeräte“ unterdas ElektroG; sie sind mit der „durchgestrichenenMülltonne“ gekennzeichnet. AlleGlühlampen und Halogenlampen sowie alleLeuchten, die aus Privathaushalten stammen,fallen nicht unter das ElektroG.LichtimmissionenWenn das Licht von Außenbeleuchtungsanlagen– zum Beispiel die Straßenbeleuchtungin Wohngebieten – derart abstrahlt,dass es stört, handelt es sich bei den Gestörtenum Lichtimmissionen. Davor schütztdas Bundes-Immissionsschutzgesetz(BImSchG). „Lichtverschmutzung“ sollte bereitsim Planungsstadium von Beleuchtungsanlagenausgeschlossen werden.Konkrete Grenzwerte aber geben wederdas Gesetz noch verwaltungsrechtlicheAusführungsbestimmungen vor. Es könnenjedoch Mess- und Bewertungsmethodensowie daraus abgeleitete, maximal zulässigeWerte herangezogen werden, die dieDeutsche Lichttechnische Gesellschaft(LiTG) e.V. veröffentlicht hat (siehe Seite 59).Der Länderausschuss für Immissionsschutz(LAI) hat diese Methoden und Grenzwerte indie Leitrichtlinie „Hinweise zur Messung undBeurteilung von Lichtimmission“ übernommenund den Umweltschutzbehörden zurAnwendung empfohlen; einige Bundesländerhaben dazu als Verwaltungsvorschrift„Lichtrichtlinien“ erlassen.Schutz des SternenhimmelsAls „Lichtsmog“ bezeichnet wird die Licht -immission, die ausgehend von der Beleuchtungstädtischer Ballungsräume nach obenstrahlt und den Sternenhimmel erhellt.Mehrere europäische Länder wollen Gesetzezum Schutz des Nachthimmels erlassen.Tschechien war der Vorreiter, es folgtenItalien und Spanien. Am bestenschützen Straßen- und Außenleuchten, diedas Licht gerichtet dorthin lenken, wo esgebraucht wird, vor dieser Art von Lichtimmission.Licht und InsektenKünstliches Licht lockt Insekten an. Fürnachtaktive, in ihrer Lebensweise an dieDunkelheit angepasste Tiere besteht daherdie Gefahr, dass künstliches Licht ihren natürlichenLebensrhythmus stört.Licht mit überwiegendem Gelb-/Orangeanteilvermindert den Insektenanflug. Denn Insektenaugenhaben eine andere spektraleHellempfindlichkeit als das menschlicheAuge. Sie reagieren empfindlicher auf diespektrale Zusammensetzung des Lichtsvon Leuchtstofflampen und Quecksilberdampf-Hochdrucklampen.Auch dasschwache Mondlicht, das Insekten vermutlichzur Orientierung nutzen, empfinden siedeutlich heller. Das Licht von Natriumdampf-Hochdrucklampendagegen erscheintihnen dunkler. Gegenüber orangenund roten Spektralanteilen sind sie nahezuunempfindlich.Den wissenschaftlichen Kenntnisstand zudiesen Zusammenhängen hat die LiTG zusammengefasst(siehe Seite 59).

Normen, LiteraturNormenDIN EN 1838Angewandte Lichttechnik – NotbeleuchtungDIN EN 12193Licht und Beleuchtung – SportstättenbeleuchtungDIN EN 12464-1Licht und Beleuchtung – Beleuchtung vonArbeitsstätten, Teil 1: Arbeitsstätten inInnenräumenDIN EN 12464-2Licht und Beleuchtung – Beleuchtung vonArbeitsstätten, Teil 2: Arbeitsstätten imFreienDIN EN 12665Licht und Beleuchtung – GrundlegendeBegriffe und Kriterien für die Festlegung vonAnforderungen an die BeleuchtungDIN EN 13201StraßenbeleuchtungDIN 5032LichtmessungDIN 5035-3Beleuchtung mit künstlichem Licht –Beleuchtung in KrankenhäusernDIN 5035-6Beleuchtung mit künstlichem Licht –Messung und BewertungLiTG – Deutsche LichttechnischeGesellschaft e.V.Publikation 3.5:1988„Projektierung von Beleuchtungsanlagennach dem Wirkungsgradverfahren“Publikation 12.2:1996„Messung und Beurteilung von Lichtemmissionenkünstlicher Lichtquellen“Publikation 13:1991„Kontrastwiedergabefaktor CRF – ein Gütemerkmalder Innenraumbeleuchtung“Publikation 15:1997„Zur Einwirkung von Außenbeleuchtungsanlagenauf nachtaktive Insekten“Publikation 17:1998„Straßenbeleuchtung und Sicherheit“Publikation 18:1999„Verfahren zur Berechnung von horizontalenBeleuchtungsstärkeverteilungen in Innenräumen“Publikation 20:2003„Das UGR-Verfahren zur Bewertung derDirektblendung der künstlichen Beleuchtungin Innenräumen“www.litg.deLiTG, Burggrafenstraße 6, 10787 BerlinDIN 5035-7Beleuchtung mit künstlichem Licht –Beleuchtung von Räumen mit BildschirmarbeitsplätzenDIN 5035-8Beleuchtung mit künstlichem Licht –Arbeitsplatzleuchten – Anforderungen,Empfehlungen, Prüfung59

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem LichtJedes Heft!€ 9,–Die Schriftenreihe von licht.de[licht.wissen 03]40 Seiten Straßenbeleuchtung: Heft 3 beschreibt, wie„Sehen und gesehen werden“ funktioniert und erklärt,wie die Zahl der Verkehrsunfälle und krimineller Übergriffesinkt.Gutes Licht für Bürosund Verwaltungsgebäude 4Ideen für Gutes Lichtzum Wohnen14LED – Lichtaus der Leuchtdiode17[Heft 4] 48 Seiten Bürobeleuchtung:Heft 4 zeigt für alle Büroformen, wiebedarfsorientiertes Licht ergonomischrichtig eingesetzt wird und so gesundheitserhaltendund leistungssteigerndwirkt.[licht.wissen 13] 32 Seiten Licht zumArbeiten im Freien: Heft 13 erläutert,was bei der Beleuchtung in denDunkelstunden zu beachten ist. Esbasiert u. a. auf der neuen NormDIN EN 12464, Teil 2.[Heft 14] 48 Seiten Wohnraumbeleuchtung:Heft 14 skizziert zahlreiche„Ideen für Gutes Licht zum Wohnen“,informiert über alle wichtigen lichttechnischenAspekte und zeigt geeigneteLampen und Leuchten.[Heft 17] 28 Seiten Informationen zuLEDs: Heft 17 beschreibt, wie die kleinenHalbleiterkristalle funktionieren,erklärt die Technik von LEDs und LED-Modulen und zeigt beispielhafte LED-Anwendungen.licht.wissen – als Heft per Post oder als kostenfreie PDF-Datei (Download) unter www.licht.de01* Die Beleuchtung mit künstlichem Licht (2008)02* Gutes Licht für Schulen und Bildungsstätten (2003)03* Straßen, Wege und Plätze (2007)04* Gutes Licht für Büros und Verwaltungsgebäude (2003)05 Gutes Licht für Handwerk und Industrie (1999)06* Gutes Licht für Verkauf und Präsentation (2002)07* Gutes Licht im Gesundheitswesen (2004)08* Gutes Licht für Sport und Freizeit (2001)09 Repräsentative Lichtgestaltung (1997)10 Notbeleuchtung, Sicherheitsbeleuchtung (2000)11* Gutes Licht für Hotellerie und Gastronomie (2005)12* Beleuchtungsqualität mit Elektronik (2003)13* Arbeitsplätze im Freien (2007)14 Ideen für Gutes Licht zum Wohnen (2000)16* Stadtmarketing mit Licht (2002)17* LED – Licht aus der Leuchtdiode (2005)18* Gutes Licht für Museen, Galerien, Ausstellungen (2006)* available in English as pdf-file, download free of charge at www.all-about-light.org60

Alles über Beleuchtung!ImpressumHerstellerneutrale Informationenlicht.de informiert über die Vorteile guter Beleuchtung.Die Brancheninitiative hält zu allenFragen des künstlichen Lichts und seinerrichtigen Anwendung umfang reiches In formations material bereit. Die Informationensind herstellerneutral und basieren auf denein schlä gigen technischen Regelwerkennach DIN und VDE.licht.wissenDie Hefte 1 bis 18 der Schriftenreihelicht.wissen (bisher: Informatioenn zur Lichtanwendung)helfen allen, die auf dem Gebietder Beleuchtung planen, Entscheidungentreffen und investieren, Grundkenntnisse zuerwerben. Damit wird die Zusammenarbeitmit Fachleuten der Licht- und Elektrotechnikerleichtert. Alle lichttechnischen Aus sagensind grund sätz licher Art.licht.forumlicht.forum behandelt aktu elle Fragen derLichtanwendung und stellt Beleuchtungstrendsvor. Diese meist 12-seitigen Fachinformationenerscheinen in loser Folge.www.licht.deIm Internet ist die Brancheninitiative unterder Adresse www.licht.de präsent. Tipps zurrichtigen Beleuchtung geben „Lichtanwendungen“in PrivatPortal und ProfiPortal mitzahlreichen Beispielen für Privatanwendungenund gewerbliche Beleuchtung.Erläuterungen lichttechnischer Begriffebieten die Menüpunkte „Über Licht“ und„Beleuchtungstechnik“.Datenbanken mit umfangreichen Produktübersichtenund einer Liefermatrix sowieAdress daten der licht.de-Mitgliedsunternehmenweisen den direkten Weg zum Herstellerund seinen Produkten. Das Angebot dergedruckten „Publikationen“ im Online-Shopund „Linktipps“ ergänzen das vielseitigeLichtportal.Herausgeberlicht.deFördergemeinschaft Gutes LichtLyoner Straße 9, 60528 Frankfurt am MainTel. 069 6302-353, Fax 069 6302-400licht.de@zvei.org, www.licht.deRedaktionJARO Medien, MönchengladbachRealisation überarbeitete Neuauflagerfw. agentur für kommunikation, DarmstadtGestaltungKugelstadt MedienDesign, DarmstadtLithobearbeitungLayout Service DarmstadtDruckabcdruck, HeidelbergISBN 978-3-926 193-38-44/08/15/IVbBerücksichtigt wurden die bei Herausgabe gültigenDIN-Normen (Bezug: Beuth Verlag, Berlin) undVDE-Vorschriften (Bezug: VDE-Verlag, Berlin).Der Nachdruck von licht.wissen 01 ist mit Genehmigungdes Herausgebers gestattet.BildnachweisBildnummern Rückseite: 148149 150 151152 153 1541 bis 3 Internationale Lichtrundschau, Eindhoven/Niederlande· 16 Fotosearch/Imagestate · 17 und 18 fotolia/Lou Guerrero · 28/29 Fotosearch/Jupiterimages · 31und 32 fotolia/Anatoly Tiplyashin · 64 fotolia/Bonnie C.Marquette · 67 fotolia/Zol.Alle anderen Bilder, 3-D-Visualisierungen und Grafikenstammen von licht.de-Mitgliedsunternehmen oder wurdenim Auftrag von licht.de angefertigt.

licht.wissen 01Die Beleuchtungmit künstlichem LichtFördergemeinschaft Gutes LichtLyoner Straße 960528 Frankfurt am MainGermanyTel. +49 (0)69 63 02-353Fax +49 (0)69 63 02-400licht.de@zvei.orgwww.licht.de