licht.wissen 01 „Die Beleuchtung mit künstlichem Licht“

licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem Licht

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licht.wissen 01 Die Beleuchtung mit künstlichem Licht

Medium Licht 2Vom Licht der Natur ... zum künstlichen Licht 4Licht – physikalisch betrachtet 6Licht – physiologisch betrachtet 9

Größen und Begriffe der Lichttechnik 12Die Gütemerkmale der Beleuchtung 15Beleuchtungsniveau –Wartungswert und Leuchtdichte 16Blendungsbegrenzung – Direktblendung 18Blendungsbegrenzung – Reflexblendung 20Harmonische Helligkeitsverteilung 22Lichtrichtung und Schattigkeit 24Lichtfarbe 26Farbwiedergabe 28

Lichterzeugung durch Temperaturstrahler,Entladungslampen und LEDs 30Lampen 34

Leuchten – Allgemeine Anforderungen und lichttechnische Eigenschaften 36Leuchten – Elektrotechnische Eigenschaften, Vorschaltgeräte 40Leuchten – Betriebsgeräte, Regeln, Steuern, BUS-Systeme 44Leuchten 48

Beleuchtungsplanung 50Messen von Beleuchtungsanlagen 52Beleuchtungskosten 54Energieeffizientes Licht 56Licht und Umwelt 58

Normen, Literatur 59Die Publikationen von licht.de 60Impressum und Bildnachweis 61

Inhalt

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[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 Privatbesitz

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Für alle, die in das Thema Licht und Be-leuchtung „einsteigen“ oder sich allgemeinmit den Grundkenntnissen der Beleuch-tungstechnik vertraut 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 Entschei-dungen zu treffen haben, mit Informationenzur Lichtanwendung Hilfestellung gebenmöchte.

Zentrales Ziel aller licht.de-Veröffentlichun-gen ist es, Bewusstsein für ein Medium zuentwickeln, dessen man sich ohne großenNachdenkens gerne bedient und dessenVerfügbarkeit als selbstverständlich voraus-gesetzt wird. Erst wenn man sich näher mitdem „Lichtmachen“, der künstlichen Be-leuchtung, befassen muss, wird es oftmalsschwieriger, weil technischer.

Eine wirkungsvolle Lichtanwendung setztentsprechende technische Kenntnisse vo-raus – bei dem Planer selbstverständlich,bei dem zu Beratenden in Grundzügenwünschenswert, allein schon deshalb, umGespräche über „Gutes Licht“ zu erleich-tern. Diese Voraussetzungen durch vermit-teltes Basiswissen und Informationen überLicht, Lampen und Leuchten zu verbes-sern, ist das Grundanliegen dieser Publika-tion und der sich daran anschließendenweiteren Hefte.

Licht wird in diesen Heften aber nicht nur alsphysikalische Strahlung verstanden, sondernin seiner ganzen Bedeutung für den Men-schen. 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.

Licht hat weiterhin eine chronobiologischeWirkung auf den menschlichen Organis-mus. Heute weiß man, dass ein speziellerEmpfänger in der Netzhaut z. B. dasSchlafhormon Melatonin steuert. Licht be-einflusst und synchronisiert so unsere „in-nere Uhr“, den circadianen Rhythmus, derdurch den Wechsel von Tag und Nachtsowie die Jahreszeiten gesteuert wird unddamit aktive und passive Phasen des Men-schen regelt.

Die Schriften von licht.de wollen deshalbnicht nur über die Physik des Lichts infor-mieren, sondern auch die physiologischeund psychologische Wirkung von gutemLicht sowie Ideen und Hinweise für die rich-tige Anwendung von Licht in verschiedenenBereichen vermitteln – von der Straßenbe-leuchtung über die Beleuchtung in Indus-trie, Schulen und Büros bis hin zur Be-leuchtung des Wohnumfeldes.


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Medium 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.

[04] Farbiges Licht setzt Akzente.

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Der Mensch orientiert sich vorrangig mitseinen Augen – seine Umwelt ist eine Seh-welt. Das Auge ist das wichtigste Sinnesor-gan und empfängt etwa 80 % aller Informa-tionen. Ohne Licht wäre dies unmöglich –Licht ist das Medium, das die visuelle Wahr-nehmung erst möglich macht.

Ungenügendes oder gar kein Licht ruft Un-sicherheit hervor – es fehlen Informationenund Orientierungsmöglichkeiten, z. B. umden Weg „sicher zu finden“. Künstliche Be-leuchtung während der Dunkelstunden ver-mittelt dagegen ein „sicheres Gefühl“.

Licht dient also nicht nur dem Sehen, son-dern nimmt Einfluss auf unser Wohlbefin-den und unsere Stimmung.

Beleuchtungsniveau, Lichtfarbe, Schatten-wirkung oder der Wechsel von Hell/Dunkelbeeinflussen augenblickliche Empfindungenund bestimmen den Lebensrhythmus desMenschen.

Bei Sonnenlicht werden z. B. Beleuchtungs-stärken von 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 Beleuchtungs-stärken zwischen 50 und 500 Lux. Da Lichtder natürliche „Zeitgeber“ des Menschenist, aber erst bei relativ hoher Intensität für das circadiane System wirksam wird (� 1.000 Lux), leben wir meist in „chrono-biologischer Finsternis“. Die Folgen sindSchlafstörungen, Energielosigkeit, Verstim-mungen oder sogar schwere Depressionen.

Wie gesagt: Licht ist Leben. Eine gute Be-leuchtung ist wichtig, um unsere Welt zusehen. Was wir sehen wollen, muss be-leuchtet sein. Gutes Licht beeinflusst aberauch unsere Empfindungen und damit un-sere Lebensqualität.

Vor etwa 300.000 Jahren begann derMensch das Feuer als Wärme- und Licht-quelle einzusetzen. 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 Kien-späne und der Öl- und Talglampen war imLeben prähistorischer Menschen eine denLebensablauf entscheidend veränderndeErrungenschaft.

Doch nicht nur in Räumen wurde Licht ge-schaffen, sondern auch im Freien. Um 260vor Christus wurde der Leuchtturm vor Ale-xandria erbaut 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 verbes-sert.

Ebenfalls 1783 wurde nach einem Verfah-ren von 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-Maschi-nen Elektrizität auf wirtschaftliche Art erzeu-gen konnte. Doch erst als Th. A. Edison1879 die von dem deutschen UhrmacherJohann Heinrich Goebel schon 1854 erfun-dene Glühlampe „neu erfand“ und zur tech-nischen Anwendung entwickelte, beganndas eigentliche Zeitalter der elektrischenBeleuchtung.

Mit jeder neuen Lichtquelle – vom Lager-feuer, 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 dyna-mischen Verlauf genommen, die modernsteTechnologien, neue optische Systeme,neue Werkstoffe, optimale Wirtschaftlich-keit und zunehmend Umweltbelange ein-bezieht.


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Vom Licht der Natur … zum künstlichen LichtLicht ist Leben – einfacher lässt sich die Verknüpfung von Licht und Leben nicht beschreiben.

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[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 elektri-scher Entladungslampen hat zusammen mitmodernen Leuchten zu leistungsstarken Be-leuchtungen geführt.

[09] Ein Leben ohne künstliche Beleuchtungist für die meisten Menschen nicht mehr vorstell-bar.

[10] Seit mehr als 2.000 Jahren erleuchtetKunstlicht den Himmel und gibt den MenschenSicherheit und Orientierung.

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Da z. B. zwischen einer leuchtendenFlamme und dem sichtbaren Gegenstandkeine Verbindung zu erkennen war, vermu-tete man, dass vom Auge „Sehstrahlen“ausgingen, die vom Objekt reflektiert wür-den und 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 Jupi-ter-Monde konnte O. Römer 1675 eine Angabe über die Lichtgeschwindigkeit ma-chen: 2,3 x 108 m/s.

Genauer sind die Messungen der Licht-geschwindigkeit nach einem von Leon Foucault angegebenen Versuchsaufbau mit 2,98 x 108 m/s. Für die Lichtgeschwin-digkeit im leeren Raum und in Luft wird allgemein der aufgerundete Wert von 3 x108 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 bereits 4,3 Jahre, vom Andromeda-Nebel etwa2.500.000 Jahre und von den entferntestenSpiralnebeln mehr als 5 Milliarden Jahre.

Anschauliche Modelle des Lichtes gestatte-ten es, 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 Lichterschei-nungen ähnlich wie die Schallvorgänge vor-zustellen hat, stammt von Christiaan Huy-gens. Über 100 Jahre lang war unter denWissenschaftlern keine Einigkeit darüber zuerzielen, welches Modell das richtige sei.Heute werden zur Erklärung der Eigen-

schaften des Lichtes beide Modellvorstel-lungen angewendet: 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 proji-ziert die austretenden Strahlen auf eineweiße Fläche, so wird das farbige Licht-spektrum sichtbar.

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 zu-kommt. Sein Ausspruch „Licht zu Licht gebracht ergibt Dunkelheit“ fasst seine Erkenntnis zusammen, dass Licht gleicherWellenlänge sich gegenseitig auslöscht,wenn es in entsprechender Phasenlage zueinander 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 Wirkungsquan-tum).


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Licht – 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.

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[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.

[11] In dem weiten Bereich der elektromagne-tischen Strahlung 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.

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Die Atmosphäre um die Erde lässt sicht-bare, ultraviolette und infrarote Strahlung sodurch, dass organisches Leben möglich ist.

Das Maß der Wellenlänge ist der Nanome-ter (nm) = 10-9 m = 10-7 cm. Ein Nanometerist der zehnmillionste Teil eines Zentimeters.

Licht ist der relativ kleine Bereich innerhalbder elektromagnetischen Strahlung, für die das Auge empfindlich ist. Das Lichtspektrum reicht 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 kon-tinuierlichen Übergang auf.

Farben oder farbige Gegenstände werdennur farbig gesehen, wenn im Spektrum derLichtquelle auch diese Farben vorhandensind. Das ist z. B. bei der Sonne, den Glüh-lampen und Leuchtstofflampen mit sehrguten Farbwiedergabeeigenschaften derFall.

Oberhalb 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 ab-sorbiert und in Wärme umgewandelt. Ohnediese Wärme strahlung der Sonne würde die Erde in ewigem Eis erstarren. Heutekommt dem Sonnenlicht bei der alterna-tiven Energie gewinnung, z. B. im Bereichder Photovoltaik und der Solartechnik, einezunehmende technisch-ökologische Be-deutung zu.

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;


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[16] Ein Prisma macht das farbige Spektrumdes Lichts sichtbar.

[17+18] Im Vergleich zum Tageslicht wirkt einerote Rose im monochromatischen gelben Lichtder Natriumdampf-Niederdrucklampe unnatür-lich, da deren Spektrum kein Rot, Blau undGrün enthält und diese Farben somit nicht wie-dergibt.

> UV-B (280 bis 315 nm), Erythemwirkung(Hautrötung), Sonnenbrand;> UV-C (100 bis 280 nm), Zellzerstörung,Entkeimungslampen.

Neben der positiven Wirkung der ultravio-letten Strahlung – z. B. UV-B für den Auf-bau des Vitamin D – kann ein Zuviel davonauch zu Schädigungen führen. Die Ozon-schicht der Atmosphäre schützt uns vorschädlicher UV-Strahlung, insbesonderevor UV-C. Wird sie in ihrer Wirkung beein-trächtigt („Ozonloch“), kann das nachteiligeFolgen für das Leben auf der Erde haben.

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Die bilderzeugende Optik besteht aus derHornhaut, der Linse und dem dazwischen-liegenden Kammerwasser. Die notwendigeAnpassung der Brennweite für scharfesSehen unterschiedlich entfernter Objektewird durch eine Krümmungsänderung derbrechenden Flächen der Augenlinse be-wirkt. Diese Akkommodationsfähigkeitnimmt mit dem Alter infolge der Verhärtungdes Linsenkörpers ab.

Die vor der Augenlinse liegende Regenbo-genhaut oder Iris wirkt mit ihrer veränderba-ren zentralen Öffnung – der Pupille – wieeine einzustellende Blende und kann deneintretenden Lichtstrom in einem Bereichvon etwa 1:16 regeln. Gleichzeitig verbes-sert sie 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 opti-schen Achse des Auges eine kleine Vertie-

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[19] Die Augen sind ein Sinnesorgan mit außergewöhnlichen 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 Hell-empfindlichkeit für Tagessehen (Zapfen) V(�) und Nachtsehen (Stäbchen) V‘(�)

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Licht – physiologisch betrachtetDer optische Teil des Auges lässt sich mit dem einer fotografischen Kamera vergleichen.

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 Rezepto-ren und übernehmen bei höheren Leucht-dichten das so genannte Tagessehen; ihremaximale spektrale Gesamtempfindlichkeitliegt im Gelbgrün bei 555 nm. Durch dieExistenz von drei Zapfenarten mit je eineranderen spektralen Empfindlichkeit (rot,

grün, blau), die zusammen einen „Farb-eindruck“ bewirken, wird das Farbensehenmöglich.

Die Fähigkeit des Auges, sich an höhereoder niedrigere Leuchtdichte-Niveaus an -zupassen, wird als Adaptation bezeichnet.Der Bereich der Anpassungsfähigkeit er-streckt sich über Leuchtdichten im Verhält-nis von 1:10 Milliarden. Hierbei regelt diePupille den eintretenden Lichtstrom in ei -nem Umfang von nur etwa 1:16, währendder weit größere Bereich durch die „Paral-lel-Schaltung“ der Ganglien-Zeilen beein-flusst wird.

Der jeweilige Adaptationszustand bestimmtdie augenblickliche Sehleistung. Je höheralso das Beleuchtungsniveau ist, umsohöher ist auch die Sehleistung und umsogeringer sind die Sehfehler. Der Adaptati-onsverlauf, 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 Be-leuchtungsniveau eines Arbeitsraumes aufdie Dunkelheit bei Nacht im Freien einzu-stellen. Die Zeit zur Helladaptation beträgtdagegen nur Sekunden.

Formenempfindlichkeit und Sehschärfe sindVoraussetzungen, um Einzelheiten zu er-kennen. Die Sehschärfe hängt außer vomAdaptationszustand auch von dem Auflö-sungsvermögen der 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 „unge-reizt“ dazwischen befindet.

Gründe für ungenügende Sehschärfe kön-nen sein: Augenfehler, wie Kurz- oder Über-sichtigkeit; zu geringe Kontraste; zu geringeLeuchtdichten.

Sehen und Erkennen hat 4 Mindest-Voraussetzungen:

1. Zum Sehen von Objekten bedarf es einerMindestleuchtdichte (Adaptationsleucht-dichte). Objekte, die am hellen Tag mühelosauch im Detail zu erkennen sind, ver-schwim men in der Dämmerung und sind imDunkeln schließlich nicht mehr wahrnehm-bar.

2. Um ein Objekt erkennen zu können,muss es einen Helligkeitsunterschied ge-genüber der unmittelbaren Umgebung auf-weisen (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 physiologisch-optischen Eigenschaften des Auges – z. B.durch hohe Leuchtdichte und Leuchtdich-tegleichmäßigkeit im Gesichtsfeld – guteSehbedingungen zu schaffen.


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[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 Dun-kel hervor.

[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 Voraus-setzungen: Mindestleuchtdichte, Mindestkont -rast, Mindestgröße, Mindestzeit.

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Der Lichtstrom �

ist die Lichtleistung einer Lampe. Er wird in Lumen (Im) gemes-sen. Werte darüber findet man in den Listen der Lampenher-steller.

Eine Glühlampe 100 W hat etwa 1.380 Im, eine Kompaktleucht-stofflampe 20 W mit eingebautem elektronischen Vorschaltgerät(EVG) etwa 1.200 Im.

Die Lichtstärke I

ist 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 Lichtstärke-verteilungskurven (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 in xy-Koordinaten.


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Größen und Begriffe der Lichttechnik

� �

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Die Beleuchtungsstärke E

wird horizontal und vertikal in der Maßeinheit Lux (Ix) gemessen. DieBeleuchtungsstärke gibt den Lichtstrom an, der von der Lichtquelleauf eine bestimmte Fläche trifft.

Die Leuchtdichte L

gemessen in Lichtstärke pro Flächeneinheit (cd/m2), beschreibtden HeIligkeitseindruck, den eine beleuchtete oder leuchtendeFläche dem Auge vermittelt. Bei Lampen verwendet man die„handlichere“ Einheit cd/cm2. Die Leuchtdichte beschreibt diephysiologische Wirkung des Lichtes auf das Auge und wird in derAußenbeleuchtung als Planungsgröße verwendet. Für vollkom-men diffus reflektierende Oberflächen – wie sie oft in Innenräumenvorkommen – kann die Leuchtdichte in cd/m2 aus der Beleuch-tungsstärke E in Lux und dem Reflexionsgrad � berechnet wer-den:

L = � · E�

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L

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Die Lichtausbeute �

ist der Lichtstrom einer Lampe bezogen auf ihre elektrische Leistungsaufnahme. DieLichtausbeute wird in Lumen pro Watt(Im/W) angegeben.

Zum Beispiel:Eine Glühlampe hat ca. 14 Im/W, eine Kompaktleuchtstofflampe 20 W mit einge-bautem EVG ca. 60 Im/W.

Der Leuchtenbetriebswirkungsgrad �LB

ist das Verhältnis von abgegebenem Licht-strom der Leuchte zu dem Lichtstrom derin ihr betriebenen Lampen, gemessen untergenormten Betriebsbedingungen.

Die Blendung

ist lästig. Sie kann direkt von Lampen ausgehen oder indirekt von Reflexen aufglänzenden Flächen.

Die Blendung ist abhängig von der Leucht-dichte und Größe der Lichtquelle, ihrerLage zum Betrachter, der Helligkeit desUmfeldes und des Hintergrundes. Die Blen-dung sollte durch richtige Anordnung undAbschirmung der Leuchten und überlegteAuswahl der Farben und Oberflächenstruk-tur der Raumflächen so gering wie möglichgehalten werden – ganz vermeiden kannman sie nicht.

Direktblendung ist besonders in der Stra-ßenbeleuchtung zu vermeiden, weil sie dieVerkehrssicherheit beeinträchtigt.

Besondere Beachtung gilt der Vermeidungvon Reflexblendung z. B. bei der Planungvon Bildschirmarbeitsplätzen.

Der Reflexionsgrad �

besagt, wie viel Prozent des auf eine Flächeauffallenden Lichtstroms reflektiert wird. Erist eine wichtige Größe für die Berechnungder Innenraumbeleuchtung.

Dunkle Flächen benötigen eine hohe, hel-lere eine geringere Beleuchtungsstärke, umden gleichen HeIligkeitseindruck zu erzeu-gen.

In der Straßenbeleuchtung ist darüber hi-naus auch die räumliche Verteilung des re-flektierten Lichtes aufgrund des richtungs-abhängigen Reflexionsgrades (z. B. einerabgefahrenen Straßenoberfläche) einewichtige Planungsgröße.

Wartungswerte der BeleuchtungsstärkeE_

m bzw. der Leuchtdichte L_

m

richten sich nach der zu leistenden Sehauf-gabe. Werte der Beleuchtungsstärke für dieInnenraumbeleuchtung stehen in der euro-paeinheitlichen Norm 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 un-terschritten werden dürfen.

Die Gleichmäßigkeit

der Beleuchtungsstärke bzw. der Leucht-dichte ist ein weiteres Qualitätsmerkmal.Sie wird als Verhältnis der minimalen zurmittleren Beleuchtungsstärke (g1 = Emin / E

_)

bzw. in der Straßenbeleuchtung als Verhält-nis der minimalen zur mittleren Leucht-dichte (U0 = Lmin / L

_) angegeben.

In bestimmten Anwendungsfällen ist dasVerhältnis der minimalen zur maximalen Beleuchtungsstärke g2 = Emin /Emax von Bedeutung.

Wartungsfaktor WF

Durch die Alterung und Verschmutzung vonLampen, Leuchten und Raum sinkt die Be-leuchtungsstärke bzw. die Leuchtdichte imLaufe der Zeit.

Nach den harmonisierten europäischenNormen müssen zwischen Planer und Be-treiber Wartungsfaktoren vereinbart und do-kumentiert werden, die den Neuwert derBeleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte inBezug auf den Wartungswert festlegen.

Ist das nicht möglich, wird für die Innen-raumbeleuchtung ein Wartungsfaktor beinormalen Alterungs- und Verschmutzungs-bedingungen von 0,67, bei kritischen Be-dingungen bis zu 0,5 empfohlen. Wartungs-wert und Wartungsfaktor bestimmen denNeuwert: Wartungswert = Neuwert x War-tungsfaktor.


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Analog den unterschiedlichen Tätigkeiten inBeruf und Freizeit – z. B. in einem Buchlesen, feinste elektronische Bauteile montie-ren, 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 be-schrieben wird. Hierbei bestimmt als ent-sprechendes Gütemerkmal

> das Beleuchtungsniveau die Helligkeit,

> die Blendungsbegrenzung das störungs-freie Sehen ohne Direkt- oder Reflexblen-dung,

> die harmonische Helligkeitsverteilung dasausgewogene Verhältnis der Leuchtdichten,

> die Lichtfarbe das Aussehen der Lampenund in Verbindung mit

> der Farbwiedergabe das fehlerfreie Erkennen und Unterscheiden von Farbensowie die Raumstimmung,

> die Lichtrichtung und

> die Schattigkeit das Erkennen von Kör-perlichkeit und 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.

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[41] Die lichttechnischen Gütemerkmale ste-hen zueinander in Beziehung.

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.

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Das Beleuchtungsniveau wird durch die Be-leuchtungsstärke und die Reflexionseigen-schaften der beleuchteten Fläche beein-flusst und 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.

Wartungswert

Der 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 kom-pensieren, muss die Neuanlage eine höhereBeleuchtungsstärke aufweisen (Neuwert).

In der Planung wird diese Abnahme mitdem Wartungsfaktor erfasst: Wartungswert = Wartungsfaktor · Neuwert

Wartungsfaktor

Der Wartungsfaktor hängt von der Art derLampen und Leuchte, der Staub- und Ver-schmutzungsgefahr des Raums bzw. derUmgebung sowie von der Wartungsme-thode und dem Wartungsintervall ab. Meistsind zum Zeitpunkt der Planung der Be-leuchtung die später betriebsbedingten Ein-flüsse auf die Abnahme der Beleuchtungs-stärke nicht ausreichend bekannt, sodassbei einem Wartungsintervall von drei Jahrenein Wartungsfaktor von 0,67 (in sauberenRäumen) bzw. von bis zu 0,5 (in schmutzi-

gen Räumen, z. B. Raucherräumen) anzu-setzen ist.

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 Wartungs-werte der Beleuchtungsstärke werden fürArbeitsstätten in Innenräumen für verschie-dene Raumarten, Aufgaben oder Tätigkeitenin DIN EN 12464-1 sowie für Arbeitsplätzeim Freien in DIN EN 12464-2 an ge geben.

Beispiele:Verkehrsflächen 100 lxBüro 500 lxOperationsfeld bis 100.000 lx

Für die ebenfalls europäisch harmonisierteNorm DIN EN 12193 zur Sportstättenbe-leuchtung werden für jede Sportart Refe-renzflächen (in Bodenhöhe) und die gefor-derten Beleuchtungsstärken festgelegt. DieBeleuchtungsstärke ist einfach messbar,ihre Berechnung relativ unkompliziert.Daher wird sie in der Planung der Innen-raumbeleuchtung verwendet.

Leuchtdichte

Ein höherer Planungs- und Messaufwandist zur Bestimmung der Leuchtdichte L (ge-messen in cd/m2) erforderlich.

Bei der Straßenbeleuchtung ist die Leucht-dichte für die Beurteilung der Güte der Beleuchtungsanlage unerlässlich. Der Kraft-fahrer sieht das von der „gesehenen Fahr-bahnfläche“ in seine Richtung reflektierteLicht – die material- und richtungsabhän-gige Leuchtdichte.


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Beleuchtungsniveau –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.

Wegen der genormten Reflexionseigen-schaften der Fahrbahnbeläge und der Fest-legung des Beobachterstandortes ist dieLeuchtdichte als Planungsgröße in derStraßenbeleuchtung eingeführt.

Die Beleuchtung einer Straße ist abhängigvom Lichtstrom der Lampen, der Lichtstär-keverteilung der Leuchten, der Geometrieder Beleuchtungsanlage und den Reflexi-

onseigenschaften des Straßenbelages. Die Gütemerkmale der Straßenbeleuchtungsind in DIN EN 13201-2 aufgeführt.

Empfehlung:Anliegerstraße 7,5 lxHauptverkehrsstraße 1,5 cd/m2

Parkplatz 15 lx

17

44

[42] Empfohlene Reflexionsgrade � von Wän-den, Boden, Decke und Arbeitsfläche gemäßDIN EN 12464-1.

[43] Bei der Straßenbeleuchtung sind Leucht-dichten entscheidend: Der Verkehrsteilnehmernimmt das von der Straßenoberfläche in seinAuge reflektierte Licht als Leuchtdichte wahr.

[44] Neuwert (Anfangswert) und Wartungswert

42 43

Blendung beeinträchtigt das Wohlbefinden(psychologische Blendung) und kann auchdie Sehleistung merkbar herabsetzen (phy-siologische Blendung) und ist daher zu be-grenzen.

Das TI-Verfahren in der Straßen-beleuchtung

Wie gefährlich Blendung in der Straßenbe-leuchtung ist und die Sicherheit reduzierenkann, weiß jeder Kraftfahrer aus eigener Er-fahrung. Deshalb ist die wirksame Begren-zung der physiologischen Blendung einwichtiges Kriterium für gute Straßenbe-leuchtung.

Das Verfahren für die Blendungsbegren-zung in der Straßenbeleuchtung orientiertsich an der physiologischen Wirkung derBlendung und zeigt, wie stark die Erkenn-barkeitsschwelle des Auges durch Blen-dung reduziert wird.

In der Außenbeleuchtung wird die physiolo-gische Blendung 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 Leuchtdichte-unterschied, bei dem ein Objekt geradenoch vor seinem Hintergrund erkannt wird.

Beispiel:Bei einer blendfreien Straßenbeleuchtungadaptiert das Auge auf die mittlere Fahr-bahnleuchtdichte L. Ein Sehobjekt auf derFahrbahn ist gerade sichtbar, wenn es ge-genüber seiner Umgebung einen Leucht-dichteunterschied (Schwellenwert) von L0

aufweist. Befinden sich dagegen Blendlicht-quellen im Gesichtsfeld, erzeugen diese imAugeninneren ein Streulicht, das sich wieein Schleier auf die Netzhaut legt. Diese zu-sätzliche „Schleierleuchtdichte“ Ls bewirkt,dass das Auge auf ein höheres Niveau L + LS adaptiert, obwohl die mittlere Fahr-

bahnleuchtdichte L unverändert bleibt. DasSehobjekt mit dem Leuchtdichteunter-schied L0 gegenüber seiner Umgebungwird unsichtbar.

Der notwendige Leuchtdichteunterschiedmuss bei Blendung auf LBL erhöht wer-den, um dieses Objekt wieder wahrnehmenzu können. Die Erhöhung um LBL – L0

kann bei gegebener mittlerer Fahrbahn-leuchtdichte L als Maß für die Blendwirkungverwendet werden. Die prozentualeSchwellenwerterhöhung TI (Threshold In-crement) von L0 auf LBL ist als Maß fürdie physiologische Blendung eingeführt undwird nach der folgenden Formel berechnet:

Das UGR-Verfahren in der Innen-beleuchtung

In der Innenraumbeleuchtung wird die psy-chologische Blendung nach dem vereinheit-lichten UGR-Verfahren (unified glare rating)beurteilt. Diesem Verfahren liegt eine Blend-formel zugrunde. Diese berücksichtigt alleLeuchten der Anlage, die zum Blendein-druck beitragen. Zur Bewertung der Blen-dung werden UGR-Tabellen herangezogen,denen die UGR-Formel zugrunde liegt unddie die Leuchtenhersteller zur Verfügungstellen.


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Blendungsbegrenzung – DirektblendungDirektblendung entsteht durch zu hohe Leuchtdichten, wie z. B. durch ungeeignete oder ungeeignet angebrachteLeuchten oder durch freistrahlende Lampen.

UGR = 8 log0,25 L2 �

Lb � p2

TI=

LBL - L0· 100

% Lo

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[45] Das UGR-Verfahren berücksichtigt alleLeuchten der Anlage, die zu einem Blend-eindruck beitragen sowie die Helligkeit vonWänden und Decken und führt zu einem UGR-Wert.

[46] Bewertung der physiologischen Blendungnach dem TI-Verfahren: Leuchtdichteunter-schied L als Funktion der Adaptationsleucht-dichte L. Bei Blendung muss der Leuchtdichte-unterschied auf LBL erhöht werden, damit dasSehobjekt wieder erkennbar ist.

Um eine Blendung durch helle Lichtquellen zu vermeiden, sollten Lampen abgeschirmt werden. Für die nachfolgend angegebenen Lampen-Leuchtdichten muss der zugehörige Mindestabschirmwinkel eingehalten werden.

Lampen-Leuchtdichte cd/m2 Mindestabschirmwinkel �

20.000 bis 50.000 15°

50.000 bis 500.000 20°

� 500.000 30°

Abschirmmaßnahmen gegen Blendung

46 47

45

Bildschirme Mittlere Leuchtdichten von Leuchten und Flächen, die sich im Bildschirm spiegeln

Bildschirme mit Positivdarstellung

Bildschirme mit Negativdarstellung � 1.000 cd/m2

und hochwertiger EntspiegelungNachweis über Prüfzertifikat erforderlich

Bildschirme mit Negativdarstellung und� 200 cd/m2

weniger guter Entspiegelung

Mit Reflexblendung werden Störungen be-zeichnet, die z. B. von Lampen, Leuchtenoder auch Fenstern mit zu hohen Leucht-dichten stammen und an spiegelnden oderglänzenden Oberflächen wie z. B. auf nas-sen Asphaltstraßen, auf Kunstdruckpapieroder auf Bildschirmen auftreten.

Die Begrenzung der Reflexblendung lässtsich mit der richtigen Auswahl der Lampenund Leuchten und deren Anordnung imRaum lösen.

Zur Beurteilung der Reflexblendung auf ho-rizontalen glänzenden Flächen (Lese- undSchreibvorlagen) wird der Kontrastwieder-gabefaktor CRF (contrast rendering factor)verwendet, der ebenfalls mit entsprechen-der Software berechnet werden kann. Bei den üblichen Büroarbeiten ist ein Min-destwert von CRF = 0,7 ausreichend, nurbei Arbeiten mit hochglänzenden Materia-lien ist 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 an-geordnet werden, dass sich diese nicht imBildschirm spiegeln. Ist dies nicht möglich,

sind die Leuchtdichten der sich im Bild-schirm spiegelnden Flächen zu reduzieren.

Für Leuchten gelten die angegebenenLeuchtdichtegrenzwerte (siehe Tabelleunten), die von der Art der Entspiegelungs-maßnahmen am Bildschirm abhängig sind und für alle Ausstrahlungswinkel der Leuchte oberhalb von 65° zur Senkrechten, jedochrund um diese Achse, gelten.


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Blendungsbegrenzung – ReflexblendungReflexblendung führt zu ähnlichen Störungen wie die Direktblendung und beeinträchtigt vor allem die Kontraste, die zum störungsfreien Sehen notwendig sind.

21

[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/m2 bzw.1.000 cd/m2 begrenzt werden, um störende Reflexe zu vermeiden.

[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

48 49

51

Große Leuchtdichteunterschiede im Ge-sichtsfeld beeinträchtigen die Sehleistungund das Wohlbefinden und müssen dahervermieden werden. Das gilt sowohl für dieInnenraumbeleuchtung als auch in Außen-bereichen, z. B. in Sportstätten oder bei derStraßenbeleuchtung.

Die Leuchtdichte einer Schreibtisch-Arbeits-fläche sollte z. B. nicht geringer als ein Drit-tel der 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 erge-ben einen gleichförmig monotonen Raum-eindruck, der ebenfalls als unangenehmempfunden wird.

Im Sinne von Sicherheit durch rechtzeitigesErkennen von Hindernissen und Gefahrenauf der Straße ist eine gute örtliche Gleich-mäßigkeit der Leuchtdichte wichtig.

Eine harmonische Helligkeitsverteilung z. B.bei Büroräumen ist durch eine auf die Farb-gebung und Oberflächenbeschaffenheit derRaumausstattung abgestimmte Beleuch-tung möglich. Zu einer ausgewogenenLeuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld tra-gen bei:

> Eine raumbezogene oder arbeitsbe-reichsbezogene Beleuchtung.> Eine Verbesserung der Gleichmäßigkeitdurch indirekte Anteile der Beleuchtung.> Ein Verhältnis der minimalen zur mittlerenBeleuchtungsstärke (Emin / E

_) von mindes-

tens 0,7.> Nicht zu geringe Reflexionsgrade derRaumbegrenzungsflächen.


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Harmonische 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 einer harmonischen 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 HeIligkeits-verteilung aus. Die ergibt sich erst bei Leucht-dichtewerten (cd/m2) wie in diesem Beispiel.

[60] Auch eine Fußgängerzone sollte gleich-mäßig und damit „sicher“ beleuchtet sein, wasnicht „langweilig“ zu heißen braucht.

575655

52 53 54

23

59

58

60

Zur guten Erkennbarkeit von Körpern,Oberflächen und Strukturen gehören Lichtund Schatten. Ein heller Raum mit aus-schließlich diffusem Licht ohne Schattenbil-dung wirkt monoton, die fehlende Orientie-rung und 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 oft-mals eine Gefahrenquelle darstellen, z. B.bei der Handhabung von Werkzeugen oderMaschinen oder bei falscher Treppenbe-leuchtung.

Lichtrichtung und Schattigkeit bestimmenauch das visuelle Ambiente mit. Ein gutesVerhältnis von diffusem Licht, z. B. durchindirekte Lichtanteile, zum gerichtetenLicht, z. B. durch direktstrahlende Raster-leuchten oder Downlights, bewirkt eine angenehme Schattigkeit.

Die Lichtrichtung wird meist durch das Tageslicht bestimmt, das aus einer bestimm-ten Richtung 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 dem Tageslicht ausgerichteten Anordnung derArbeitsplätze empfiehlt es sich, den Tages-lichteinfall durch Jalousien zu kontrollierenund störende harte Schatten mit getrenntzu schaltenden Lichtbändern aufzuhellen.

Bei der Leuchtenanordnung parallel zumFenster kann hierzu tagsüber die hintereLeuchtenreihe im Raum eventuelle Schlag-schatten aufhellen, mit abnehmendem Tageslichtanteil wird die vordere Leuchten-reihe am Fenster zugeschaltet bzw. abhän-gig vom Tageslichtangebot „zugedimmt“und ersetzt schließlich das natürliche Licht.

Bei bestimmten Sehaufgaben, z. B. bei derBeurteilung von Oberflächenbeschaffenhei-ten, ist wiederum eine ausgeprägte Schat-tigkeit durch gerichtetes Licht notwendig.

Im Sport ist bei schnellen Ballspielen, wieTennis oder Squash, auf die ausreichendeSchattigkeit des Balls zum rechtzeitigen Erkennen und Einschätzen von Flugbahnund Ballaufsatz zu achten.


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Lichtrichtung 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.

61 62

25

[61+62] Die meisten Menschen bevorzugeneinen Lichteinfall vorwiegend von links oben, dereine störende Schattenbildung vor der schrei-benden Hand vermeidet.

[63] Um eine zu harte Schattenbildung zu ver-meiden, werden die Scheinwerfer so angeord-net, dass die Scheinwerferlichtbündel die Schat-ten gegenseitig 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 in diffusem Licht verflacht.

64

63

65 66

Die Lichtfarbe einer Lampe wird mit derFarbtemperatur TF und der Maßeinheit Kel-vin (K) beschrieben. Die Kelvin-Temperatur-skala beginnt beim absoluten Nullpunkt (0 Kelvin � – 273° C).

Die Farbtemperatur der Farbe einer Licht-quelle wird 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 Reflexi-onsstrahlung somit gleich Null ist.

Wenn ein „Schwarzer Strahler“ langsam er-hitzt wird, 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 Farbtempera-tur von 3.000 K, eine neutralweiße Leucht-stofflampe 4.000 K und eine tageslichtähn-liche Leuchtstofflampe 6.000 K.

Die Norm teilt die Lichtfarben der Lampenin drei Gruppen tw – tageslichtweiß, nw –neutralweiß und ww – warmweiß ein.

Die Lichtfarbe der Lampen:

Lichtfarbe Farbtemperatur in Kelvin

warmweiß < 3.300neutralweiß 3.300 – 5.300tageslichtweiß > 5.300

Das Licht von Lampen mit gleicher Licht-farbe kann eine völlig unterschiedlichespektrale Zusammensetzung haben unddeshalb auch eine verschiedene Farbwie-dergabe. Es ist nicht möglich, aus derLichtfarbe einer Lampe auf die Qualität ihrerFarbwiedergabe zu schließen.


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LichtfarbeDer Mensch erlebt seine Umwelt nicht nur als Hell und Dunkel, Licht und Schatten, sondern auch durch Farben.

Ziffer Ra-Bereich Lichtfarbe Farbtemperaturin Kelvin

1. Ziffer 2. + 3. Ziffer

9 90 – 100 27 2.700 K

8 80 – 89 30 3.000 K

7 70 – 79 40 4.000 K

6 60 – 69 50 5.000 K

5 50 – 59 60 6.000 K

4 40 – 49 65 6.500 K

Die herstellerneutrale Farbbezeichnung von Lampen besteht aus drei Ziffern. Dieerste Ziffer kennzeichnet die Farbwiedergabe (Ra-Bereich), die zweite und dritte Zifferkennzeichnen die Farbtemperatur (in Kelvin).

67

27

[67] Wie wir Farben sehen, hängt nicht nur al-leine von der Lichtfarbe und der Farbwieder-gabe der Lampe ab. Wenn die Lichtfarbe vomTageslicht abweicht, können wir die Farben ingewissen Grenzen entsprechend der gespei-cherten „Erfahrungs-Sehwerte“ automatischkorrigieren.

[68] Von der internationalen Beleuchtungs-kommission CIE wurde ein Farbdreieck festge-legt, 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 Begren-zungskurve (welche die Spektralfarben des Son-nenlichtes darstellt) 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 ge-nannten Temperaturwerten (in Kelvin).

[69– 71] Leuchtstofflampen haben ein Linien-oder Bandenspektrum. Als Beispiel sind hier dieSpektren von Leuchtstofflampen der drei Grup-pen tw, nw und ww gezeigt.

[72] Die Glühlampe weist im Vergleich dazuein kontinuierliches Spektrum auf.71

69 70

72

68

400 500 600 700 nm

400 500 600 700 nm

400 500 600 700 nm

400 500 600 700 nm

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 Körper-farben bekannt, 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 künst-lichen Licht eine Spektralfarbe oder sind ei-nige im Spektrum der Lampe überbetont (z. B. bei Glühlampenlicht), erscheint dieHautfarbe zwar andersfarbig, aber auf-grund der Erfahrung trotzdem „natürlich“.Bei anderen farbigen Materialien, für diekeine „Erfahrungswerte“ vorliegen, könnenjedoch völlig andere Farbwahrnehmungeneintreten.

Zur Beschreibung der farblichen Wirkungder Lichtquellen werden deren Farbwieder-gabeeigenschaften angegeben. Dies erfolgtin Stufen für den „allgemeinen Farbwieder-gabe-Index“ Ra. Der Farbwiedergabe-Indexkennzeichnet das Maß der Übereinstim-mung der Körperfarbe mit ihrem Aussehenunter der jeweiligen Bezugslichtquelle.

Zur Bestimmung der Ra-Werte von Licht-quellen werden acht – in der Umwelt domi-nante und festgelegte – Testfarben jeweilsmit der Bezugslichtquelle (mit Ra = 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 Ra = 100 lässt alle Far-ben wie unter der Bezugslichtquelle optimalerscheinen. Je niedriger der Wert für Ra ist,umso weniger gut werden die Körperfarbender beleuchteten Gegenstände wiederge-geben.


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FarbwiedergabeLicht und Farbe bestimmen das „Klima“ eines Raumes und beeinflussen durch „Wärme“ oder „Kälte“ Stimmungenund Wohlbefinden.

29

[73] Elektrische Lampen werden entsprechendihrer Lichtfarbe in die Gruppen tw, nw oder wwund ihres Farbwiedergabe-Index Ra von 20 bis100 klassifiziert.

[74] Die unterschiedlichen Farbwiedergabe-eigenschaften von Lampen führen trotz gleicherLichtfarbe zu unterschiedlichen Farbwahrneh-mungen. Wenn z. B. in dem Spektrum der Lampen nur wenig Rot vorhanden ist (rechts),werden auch die roten Körperfarben nur unvoll-kommen wiedergegeben.

74

73

1 de Luxe-Leuchtstofflampen, Tageslicht2 Halogen-Metalldampflampen3 de Luxe-Leuchtstofflampen, Weiß4 de Luxe-Leuchtstofflampen, Warmton5 Halogen-Glühlampen6 Glühlampen7 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Tageslicht8 Halogen-Metalldampflampen

9 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Weiß10 Kompakt-Leuchtstofflampen, Weiß11 Halogen-Metalldampflampen12 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Warmton13 Kompakt-Leuchtstofflampen, Warmton14 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra � 80)15 Halogen-Metalldampflampen16 Leuchtstofflampen, Universalweiß 25

17 Standard-Leuchtstofflampen, Weiß18 Halogen-Metalldampflampen19 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra � 60)20 Quecksilberdampf-Hochdrucklampen21 Standard-Leuchtstofflampen, Warmton22 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra � 20)

Celsius

6.000° C

5.000° C

4.000° C

3.000° C

2.000° C

1.000° C

0° C

– 273° C

Kelvin

5.300 K

3.300 K

1.000 K

0 K

Ähnlichste Farbtemperatur TF

tw tageslichtweiß

nw neutralweiß

ww warmweiß

100 90 80 70 60 40 20

Farbwiedergabeindex Ra

1 7

2

3

45

6 1415

16 17

18

19 2122

2091011

1313

8


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Lichterzeugung 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.

Glühlampen

Die Glühlampe ist ein Temperaturstrahler,bei der durch Widerstandserhitzung Lichterzeugt wird. Sie besteht aus einem Wolf-ramdraht in einem Glaskolben, der je nachAusführung evakuiert oder mit Stickstoffoder Edelgas (Argon) gefüllt ist.

Durch die Edelgasfüllung wird die Tempera-tur der Wolframwendel erhöht und die Abdampfung verringert. Dadurch wird dieLichtausbeute erhöht und die Lichtstrom-abnahme, bedingt durch verhinderteSchwärzung der Innenseite des Glaskol-bens, reduziert. Eine weitere Verbesserungder Lichtausbeute wird durch die doppelteWendelung des Widerstandsdrahtes er-reicht.

Grundsätzlich haben Glühlampen jedocheine schlechte Lichtausbeute. Wirtschaft-licher erzeugen Halogen-Glühlampen ihrLicht, die besten Lichtausbeute-Werte er-zielen Entladungslampen.

Unter der mittleren Lebensdauer verstehtman bei Glühlampen die Lebenszeit, die 50 % aller Lampen unter normalen Be-triebsbedingungen erreichen. Für Allge-brauchsglühlampen beträgt sie 1.000 h.Einfluss auf die Lebensdauer und denLichtstrom der Glühlampe hat die Höhe der anliegenden Netzspannung.

Halogenlampen

Eine Weiterentwicklung der Glühlampe istdie Halogenlampe, bei der der Kolben mitHalogengas gefüllt ist. Dieser Füllgaszu-satz sorgt dafür, dass sich abdampfendeWolfram-Atome nach einem „Kreisprozess“wieder auf der Wendel ablagern und soeine Kolbenschwärzung verhindert wird.

Die wesentlichen Vorteile der Halogenlam-pen sind eine höhere Lichtausbeute von bis zu etwa 25 Im/W, eine längere Lebens-dauer, 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 Ausstrah-lungswinkeln.

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 Erwär-mung geschützt.

Alle Temperaturstrahler können problemlosgedimmt werden, Niedervolt-Lampen benötigen dafür jedoch einen speziellenDimmer, der auf den Transformator abge-stimmt sein muss.

Entladungslampen

Entladungslampen erzeugen Licht beimStromdurchgang durch ionisiertes Gas oderMetalldampf. Je nach Gasfüllung wird sicht-bares Licht direkt abgestrahlt oder UV-Strahlung durch Leuchtstoffe auf der Innen-seite der Glaskolben in sichtbares Lichtumgewandelt.

Entsprechend dem Betriebsdruck im Entla-dungsrohr wird in Niederdruck- und Hoch-drucklampen unterschieden.

Entladungslampen benötigen zum Betriebein Vorschaltgerät, das hauptsächlich dazudient, den durch die Lampen fließendenStrom zu begrenzen. Zur Zündung werdenStarter oder Zündgeräte gebraucht, die ge-nügend hohe Spannungs- und Energie-Im-pulse liefern, um die Gassäule (Entladungs-strecke) 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 Wen-delbruch ausgefallen sind, und den Licht-stromrückgang, der durch die Ermüdungdes Leuchtstoffes und die Verschlechterungdes Entladungsmechanismus bedingt ist.Der sich hieraus ergebende Anlagenlicht-strom darf einen bestimmten Mindestwert(80 %) nicht unterschreiten.

Elektronische Vorschaltgeräte

Bei Verwendung von elektronischen Vor-schaltgeräten (EVG) wird die Lichtausbeuteund Lebensdauer der Lampen erhöht. Da-rüber hinaus starten die Lampen sofort undflackerfrei und erzeugen ein ruhiges flim-merfreies Licht ohne Stroboskopeffekte.Defekte Lampen werden automatisch ab-geschaltet.

Leuchtstofflampen

Dreibanden-Leuchtstofflampen sind Nieder-druck-Entladungslampen. Sie haben dreioder fünf besonders prägnante Spektralbe-reiche im blauen, grünen und roten Bereich,welche die guten Farbwiedergabeeigen-schaften ausmachen.

Die auf der Innenseite der Lampenrohreaufgetragene Leuchtstoffschicht wandeltdie im Wesentlichen unsichtbare UV-Strah-lung der Gasentladung in sichtbares Lichtum. Die chemische Zusammensetzung desLeuchtstoffs bestimmt u. a. die Lichtfarbeund Farbwiedergabe.

Dreibanden-Leuchtstofflampen mit 26 mmRohrdurchmesser haben eine hohe Licht-ausbeute und lange Lebensdauer. Wie beiallen anderen Leuchtstofflampen-Ausfüh-rungen auch, 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 Lampen-länge. Diese T5-Leuchtstofflampen könnenausschließlich an elektronischen Vorschalt-geräten (EVG) betrieben werden.

31

[75] In den evakuierten Lampenkolben derersten Glühlampen konnten sich abfliegendeWolfram-Moleküle auf der Innenseite des Glas-kolbens absetzen und diesen zunehmendschwärzen. Heute begrenzt Edelgas die Bewe-gungsfreiheit der Wolfram-Moleküle.

Wolfram Edelgas

[76] In Halogenlampen 230 Volt und Niedervoltsorgt der Halogen-Kreisprozess für eine höhereLichtausbeute und eine längere Lebensdauer.

Wolfram Halogen

[77] Die Niedervolt-Halogen-Kaltlichtspiegel-Reflektorlampe hat im Lichtbündel 2⁄3 wenigerWärme als andere Niedervoltlampen. Diese Wärme wird nach hinten abgeführt.

1 Frontscheibe2 Kaltlicht-Facettenspiegel3 Hochleistungsbrenner4 Stecksockel

75 76 77

1

2

3

4

früher heute

Energie-Label

Lampen 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 euro-päischen Energie-Effizienz-Index bewertet(siehe Seite 42). VG der beiden schlechtes-ten Klassen C und D dürfen schon seit lan-gem nicht mehr auf den Markt gebrachtwerden. Auch für Leuchten ist eine Energie-klassifizierung geplant.


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Natriumdampf-Hochdrucklampen zeichnensich durch besonders warmweißes Lichtohne UV-Anteil und eine sehr hohe Licht-ausbeute aus. Auch sie gibt es mit Ellip-soidkolben, in Röhrenform und zweiseitig gesockelt. Die Typen mit schlechter Farb-wiedergabe (Ra � 59) eignen sich für dieStraßenbeleuchtung. Typen mit verbesser-ter Farbwiedergabe (Ra � 69) werden vor-wiegend in der Industriebeleuchtung einge-setzt, Typen mit guter Farbwiedergabe (Ra � 80) in der dekorativen Akzentbe-leuchtung und in Verkaufsräumen.

Halogen-Metalldampflampen und Natrium-dampf-Hochdrucklampen brauchen auf dieeinzelnen Typen abgestimmte Zünd- undVorschaltgeräte, die meisten dieser Lampenkönnen an EVG betrieben werden. DasDimmen verlangt aufwändige Technik, ins-besondere müssen Farbverfälschungen vermieden werden. Heute gibt es auchdimmbare EVG für diese Lampen.

LEDs

Bei LEDs wird ein Festkörperkristall elekt-risch zum Leuchten angeregt. In den ver-wendeten Kristallen existieren zwei Berei-che: Ein n-leitender Bereich mit einemÜberschuss an Elektronen und ein p-leiten-der Bereich mit einem Mangel an Elektro-nen. In diesem Übergangsbereich entstehtLicht beim Ausgleich zwischen Elektronen-überschuss und -mangel, wenn Gleich-spannung angelegt wird.

Das Emissionsspektrum des so entstehen-den Lichts ist schmalbandig und abhängigvom Material des Halbleiterkristalls. Weiß-leuchtende LEDs können durch Farb -mischung oder Luminiszenzkonversion er-zeugt werden, die Farbtemperatur liegtdann zwischen 4.000 und 7.000 Kelvin undder Farbwiedergabeindex Ra bei ca. 70.

Zu den wichtigsten Vorteilen von LEDs ge-hören die geringe Größe, die lange Lebens-dauer und niedrige Ausfallraten. Außerdememitieren LEDs keine IR- oder UV-Strah-lung.

Zwei Baureihen stehen zur Verfügung: Lampen mit „hoher Lichtausbeute“ mit 14 W bis 35 W sind auf höchste Wirt-schaftlichkeit ausgelegt; „hoher Lichtstrom“ist das Kennzeichen der zweiten Baureihemit 24 W bis 80 W für Anwendungsberei-che mit indirekter Beleuchtung oder direk-ter Beleuchtung in Räumen mit großenHöhen. Leuchtstofflampen mit 7 mm Rohr-durchmesser und 6 W bis 13 W werden in Display-, Möbel- und Bilderleuchten ein-gesetzt.

Leuchtstofflampen und Kompakt-Leucht-stofflampen an geeigneten EVG könnenproblemlos gedimmt werden.

Induktionslampen

Auch Induktionslampen sind Niederdruck-Entladungslampen. Sie kommen ohne Elektroden aus, der Elektronenfluss wirdvon einem magnetischen Feld erzeugt. Weilsie keine verschleißenden Komponentenenthalten, erreichen sie eine mittlere Le-bensdauer von 60.000 Betriebsstunden.

Induktionslampen gibt es in Ringform undin Kolbenform.

Hochdruck-Entladungslampen

Die wichtigsten Hochdrucklampen sind Halogen-Metalldampflampen und Natrium-dampf-Hochdrucklampen.

Durch Zusätze von Halogenverbindungenverschiedener Metalle haben die Halogen-Metalldampflampen eine hohe Lichtaus-beute und gute Farbwiedergabe. Dieselichtstarken, energieeffizienten und lang-lebigen Lichtquellen gibt es mit Ellipsoid-kolben, in Röhrenform und zweiseitig ge-sockelt in den Lichtfarben Warmweiß undNeutralweiß. Fast alle Lampen haben UV-ab sorbierende Kolben.

78

33

[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 grö-ßerem Abstand den Atomkern. Beim Zurück-federn in 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 unterschrei-ten darf. Bei der Planung einer Beleuchtungsan-lage muss dieser Lichtstromrückgang berück-sichtigt werden (siehe „Wartungsfaktor“, Seite14).

[80] Hochdruck-Entladungslampen besitzeneinen Brenner, in dem das Licht durch eine elektrische Entladung in Gasen, Metalldämpfenoder einer Mischung beider erzeugt wird. Diedargestellte Halogen-Metalldampflampe besitzteinen Brenner aus transparentem Keramikmate-rial, der eine gleich bleibende Farbqualität überdie gesamte Lebensdauer gewährleistet.

[81] LEDs sind einzelne Punktlichtquellen. Sie lassen sich weiß oder farbig betreiben. Siesind nur drei bis fünf Millimeter hoch und ermög-lichen dadurch ein neues Leuchtendesign.

80 81

79


34

Lampen15

16

16

1410

9

3

2

1

13

12

11

65

Nr. Lampentyp Elektrische Lichtstrom Lichtausbeute Lichtfarbe Farbwieder-Leistung (Watt) (Lumen) (Lumen/Watt) gabe-Index

Stabförmige Dreibanden-Leuchtstofflampen1 T5; Ø 16 mm1) mit hoher Lichtausbeute 14 – 35 1.250 – 3.6502) 89 – 104 ww,nw,tw 80 – 892 T5; Ø 16 mm1) mit hohem Lichtstrom 24 – 80 1.850 – 7.0002) 77 – 88 ww,nw,tw 80 – 893 T8; Ø 26 mm 18 – 58 1.350 – 5.200 75 – 903) ww,nw,tw 80 – 89

Kompaktleuchtstofflampen4 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 – 89

2D-Lampe 10 – 55 650 – 3.900 65 – 71 ww,nw,tw 80 – 89

Energiesparlampen7 Glühlampenform 5 – 23 150 – 1.350 30 – 59 ww 80 – 898 Standardform 5 – 23 240 – 1.500 48 – 65 ww 80 – 89

Halogenlampen (230 V)9 Mit Hüllkolben 25 – 250 260 – 4.300 10 – 17 ww � 90

10 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 � 90

Niedervolt-Halogenlampen (12 V)13 Mit Reflektor 20 – 50 ww � 9014 Stiftsockellampen 5 – 100 60 – 2.300 12 – 23 ww � 90

Halogen-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, � 90

Natriumdampf-Hochdrucklampen17 Röhrenform 35 – 1.000 1.800 – 130.000 51 – 130 ww 20 – 39

Natriumdampf-Niederdrucklampen18 Röhrenform 18 – 180 1.800 – 32.000 100 – 178 gelb

Leuchtdioden19 LED 0,7 – 1,5 18 – 27 13 – 23

Lichtfarbe: ww = Warmweiß, nw = Neutralweiß, tw = Tageslichtweiß Anm.: 1) Betrieb nur mit EVG, 2) Lichtstrom bei 35° C 3) Bei Betrieb an EVG steigt die

Eine gute Beleuchtung setzt die Auswahl derrichtigen Lampen voraus. Auf dieser Seite fin-den Sie die wichtigsten Lampen mit ihrentechnischen Daten.

Dreibanden-Leuchtstofflampen (1, 2, 3)Dreibanden-Leuchtstofflampen haben einehohe Lichtausbeute, geben Farben gutwieder und besitzen eine lange Lebens-dauer. In Verbindung mit elektronischenVorschaltgeräten (EVG) werden die Licht-ausbeute, die Lebensdauer und der Licht-komfort erhöht. T5-Lampen mit 16 mmDurchmesser können nur mit EVG betrie-ben werden. Alle Dreibanden-Leuchtstoff-lampen sind mit geeigneten Vorschaltgerä-ten dimmbar.

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 Vorschaltge-rät integriert, sie haben einen Schraubso-ckel (E14 oder E27). Energiesparlampenbenötigen bis zu 80 % weniger Energie undhaben eine erheblich längere Lebensdauerals Glühlampen.

Halogenlampen 230 V (9, 10, 11, 12)Halogen-Glühlampen für Netzspannung erzeugen angenehmes weißes Licht mitguter Farbwiedergabe. Ihre Lebensdauer ist länger als die der Glühlampe, die Licht-ausbeute ist höher. Sie können uneinge-schränkt gedimmt werden. Es gibt sie auchals Reflektorlampen.

Niedervolt-Halogenlampen 12 V (13, 14)Niedervolt-Halogenlampen liefern ein ange-nehmes, weißes Licht mit sehr guter Farb-wiedergabe. Für den Betrieb ist ein Trans-formator erforderlich, der die Spannung auf12 V reduziert. Mit geeigneten Transforma-toren können sie gedimmt werden. IRC-beschichtete (Infra-Red-Coating) Lampenverbrauchen bei gleichem Lichtstrom 30 %weniger Energie.

Halogen-Metalldampflampen (15, 16)Eine hohe Lichtausbeute und eine sehrgute Farbwiedergabe zeichnen diese Lam-pen aus. Bei modernen Halogen-Metall-dampflampen mit 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 ver-brauchen nur halb so viel Energie wieQuecksilberdampf-Hochdrucklampen. Na-triumdampf-Hochdrucklampen benötigenentsprechende Vorschaltgeräte und Zünd-geräte für 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 in zahlreichen Formen und Farben. Sie sindextrem klein, äußerst stoßfest und gebenweder UV- noch IR-Strahlung ab. Ihre Le-bensdauer ist sehr lang. Mit einem speziel-len Leuchtstoff umhüllte LEDs erzeugenweißes Licht. LEDs werden mit Gleich-spannung betrieben.

35

17 18

19

8

7

Sockel

G5G5G13

G23, G24, GX24, 2G7/82G112G10

GR8, GR10, GRY10

E14, E27E14, E27

E14, E27G9

E14, E27, GZ10, GU10R7s

GU5,3G4, GY6,35

G12, G8,5RX7s, Fc2

E27, E40

BY22d

Lichtausbeute auf 81 – 100 lm/W

Auswahl von Leuchten

Leuchten 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, Lichtstärkevertei-lung, Leuchtdichteverteilung und Leuchten-betriebswirkungsgrad,> nach elektrotechnischen Eigenschafteneinschließlich der zum Betrieb der Lampennotwendigen Bauteileelektrische Sicherheit, Schutzklasse, Funk-entstörung, Vorschaltgeräte, Zünd- undStarteinrichtungen usw.,> nach mechanischen Eigenschaftenmechanische Sicherheit, Schutzart, Brand-schutzverhalten, Ballwurfsicherheit, Materi-albeschaffenheit usw.,> nach Größe, Bauform und Design.

Lichtstromverteilung

Der gesamte Leuchtenlichtstrom �L bestehtaus den Teillichtströmen in den unterenHalbraum �U und in den oberen Halbraum�O. Die Einteilung der Leuchten in Bezugauf den in den unteren Halbraum ausge-strahlten Lichtstromanteil erfolgt nach DIN 5040 mit den Kennbuchstaben A bis E.

Im Außenbereich finden überwiegendLeuchten für direkte Beleuchtung Verwen-dung. Bei der dekorativen Beleuchtung vonFußgängerzonen, Parkanlagen usw. könnenauch Leuchten mit einem geringen indirek-ten Lichtstromanteil, der z. B. Bäume oderFassaden beleuchtet, eingesetzt werden.

Lichtstärkeverteilung

Die räumliche Verteilung der Lichtstärkeeiner Leuchte wird durch den Lichtstärke-verteilungskörper gekennzeichnet. Er kannfür verschiedene Schnittebenen in Polardia-grammen (LVK) dargestellt werden. Zumbesseren Vergleich sind die Lichtstärken auf1.000 Im der in der Leuchte betriebenen


36

Leuchten Allgemeine Anforderungen und lichttechnische Eigenschaften

82

37

Lampen bezogen und dementsprechend inder Einheit cd/klm (= Candela pro Kilolu-men) angegeben.

An der Form der LVK kann man erkennen,ob es sich um eine tief-, breit-, symme-trisch- oder asymmetrisch-strahlendeLeuchte handelt.

Die Lichtstärkeverteilungskurven werdenzumeist mit einem computergesteuertenDrehspiegel-Goniophotometer bei genorm-ten Betriebsbedingungen der Leuchte er-mittelt. Sie sind Grundlage für die Planungder Innen- und Außenbeleuchtung.

Leuchtdichteverteilung und Abschirmung

Zur Blendungsbewertung von Innenleuch-ten muss deren mittlere Leuchtdichte indem für die Blendung kritischen Ausstrah-lungsbereich bekannt sein. Die mittlereLeuchtdichte wird als Quotient aus Licht-stärke und wirksamer leuchtender Fläche inden Beobachtungsrichtungen ermittelt.

In der Straßenbeleuchtung ist die Blendungunter anderem abhängig von der Größe derleuchtenden Fläche und von der Lichtaus-strahlung der Leuchten. Dabei werden dieLichtstärken im kritischen Ausstrahlungsbe-reich durch Umlenkung im optischen Sys-tem begrenzt.

85

[82+ 83] Bei der Entwicklung von Leuchtenwerden CAD-Systeme eingesetzt.

[84] Vom Computer gemessene und darge-stellte räumliche Lichtstärkeverteilung einer Außenleuchte.

83 84

[85] Um eine optimale Leuchtdichteverteilungbei wirkungsvoller Abschirmung der Leuchtenzu erreichen, werden computerberechnete Reflektor/Raster-Kombinationen eingesetzt.

Um den Lichtstrom der Lampe in eine ge-wollte Richtung zu lenken, zu verteilen oderzu filtern, werden grundsätzlich zwei Ar-

ten von „lichttechnischen Materialien“ ver-wendet:

> reflektierende Materialien > lichtdurchlässige transmittierende Mate-rialien.

Die reflektierenden Materialien sollen mög-lichst viel Licht reflektieren und lassen sichunterteilen in Materialien mit:


38

> gerichteter Reflexion

z. B. Spiegelreflektoren und -raster aushochglanzeloxiertem Aluminium; zusammenmit exakten Spiegelformen werden genaueLichtstärkeverteilungen und Leuchtdichte-begrenzungen erzielt.

> gemischter Reflexion

z. B. seidenmatte Spiegelraster; im Gegen-satz zu matten Materialien besitzt dieseOberfläche eine stärker gerichtete Kompo-nente für „definierte“ Abschirmbedingun-gen.

Zur energiewirtschaftlichen Beurteilungeiner Leuchte und für die lichttechnischenBerechnungen ist der Leuchtenbetriebswir-kungsgrad �LB eine 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 Umgebungstemperatur 25° C.

Im Vergleich zu einer abgeschirmten Spie-gelrasterleuchte hat eine freistrahlendeSchienenleuchte zwar einen höherenLeuchtenbetriebswirkungsgrad �LB‚ aber

Lichttechnische Baustoffe

Leuchtenbetriebswirkungsgrad �LB

86 87 88

> gestreuter Reflexion

z. B. matte Spiegelraster oder Reflektorenund Raster mit Lackoberflächen; die Licht-austrittsfläche der Leuchten ist wegen ihrerhöheren Leuchtdichte deutlich sichtbar.

39

(wie Glas und Kunststoffe) werden gleich-falls zur Lichtlenkung eingesetzt, wobei dieBrechung (Refraktion) und die Totalreflexiondes Lichtes angewendet werden.

auch eine höhere Blendwirkung. Spiegel-rasterleuchten z. B. bewirken eine wesent-lich höhere Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsfläche. Die Höhe der Beleuchtungs- stärken auf der Nutzebene kann deshalbaus den Leuchtenbetriebswirkungsgradennicht abgeleitet werden.

Gerichtet lichtdurchlässige Baustoffe

Dringt ein Lichtstrahl aus einem Medium inein anderes optisches Medium ein, soändert er seine Richtung in Abhängigkeitvom Einfallswinkel und eine Lichtlenkungwird erreicht.

89 90

Planung mit 25˚ C

Der Leuchtenbetriebswirkungsgrad wird im Labor bei exakt

25˚ C Umgebungstemperatur gemessen. Deshalb muss bei

der Beleuchtungsplanung unbedingt der bei 25˚ C ermittelte

Lichtstrom der Lampen eingesetzt werden. Sonst sind die für

diese Beleuchtungsanlage errechneten Beleuchtungsstärken

falsch.

Schutzklassen

Entsprechend ihrem Schutz gegen zu hoheBerührungsspannung werden Leuchten indrei Schutzklassen eingeteilt:

> Schutzklasse I: Anschluss berührbarer Metallteile an denSchutzleiter. Die Schutzleiter-Anschluss-klemme ist 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 Men-schen ungefährlichen Schutzkleinspan-nung (< 42 V) betrieben. Kennzeichen:

Schutzarten IP

Leuchten müssen mechanisch so aus-gelegt sein, dass ein Eindringen von Fremd-körpern und Feuchtigkeit durch einen ent-sprechenden Schutz verhindert wird. ZurKennzeichnung der Schutzart wird das IP-Nummern-System „Ingress Protection“verwendet.

Die erste Kennziffer hinter dem IP beschreibt den Fremdkörperschutz, die zweite Kenn-ziffer den Wasserschutz (siehe Tabelle undAbbildungen 93 bis 98 auf Seite 41).

Eine IP 20-Leuchte ist z. B. gegen das Eindringen von Fremdkörpern � 12 mmgeschützt, jedoch nicht gegen das Eindrin-gen von Feuchtigkeit. Eine Feuchtraum-leuchte mit der Schutzart IP 65 ist staub-dicht und gegen Strahlwasser geschützt.

Elektromagnetische Verträglichkeit

Elektrische Geräte und Elektronikschaltun-gen verursachen gewollt oder ungewollthochfrequente elektromagnetische Energie,die abgestrahlt oder leitungsgebunden wei-tergeleitet wird. Ebenso können diese Ge-räte durch Störungen von außen in ihremordnungsgemäßen Betrieb beeinflusst wer-den. Der zunehmende Einsatz elektroni-scher Geräte erfordert die Sicherheit vorgegenseitiger Beeinflussung. Dies gilt auchfür Leuchten mit Entladungslampen.

Mit der Verfügung 242/1991 des Bundes-ministers für Post und Telekommunikationvom 11.12.1991 wird für Leuchten eine all-gemeine Betriebsgenehmigung erteilt, wennsie den Anforderungen an Störfestigkeitund Begrenzung der Störaussendung ent-sprechen. Grundlage der Verfügung bildetdas Gesetz über die elektromagnetischeVerträglichkeit, mit dem die EG-Richtlinie89/336/EWG „Elektromagnetische Verträg-lichkeit“ in deutsches Recht umgesetztwurde.

Die Übereinstimmung mit diversen einschlä-gigen Normen wird durch das EMV-Zeichendes VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitutesdokumentiert.


40

LeuchtenElektrotechnische Eigenschaften, Vorschaltgeräte

41

[91] Leuchten sind diversen äußeren Einwir-kungen ausgesetzt.

[92] Leuchten müssen zum Schutz gegen zuhohe Berührungsspannungen in einer der dreielektrischen Schutzklassen ausgeführt sein.

[93– 98] Die Leuchten sind Beispiele für unter-schiedliche IP-Schutzarten und machen deut-lich, dass bei höheren Schutzarten der mecha-nisch notwendige Aufwand zur Erfüllung dergeforderten Eigenschaften beträchtlich zunimmt.

92

93

91

Schutzart 1. Ziffer 2. ZifferFremdkörperschutz Wasserschutz

IP 11 Fremdkörper � 50 mm Tropfwasser

IP 20 Fremdkörper � 12 mm ungeschützt

IP 23 Fremdkörper � 12 mm Sprühwasser

IP 33 Fremdkörper � 2,5 mm Sprühwasser

IP 40 Fremdkörper � 1 mm ungeschützt

IP 44 Fremdkörper � 1 mm Spritzwasser

IP 50 Staubgeschützt ungeschützt

IP 54 Staubgeschützt Spritzwasser

IP 65 Staubdicht Strahlwasser

IP 66 Staubdicht starkes Strahlwasser

IP 20 IP 20

IP 40 IP 54

IP 54 IP 65

94

95 96

97 98

Brandschutzverhalten

Bei 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 Tem-peratur von 180° C form- und standfestbleiben. Nur auf nicht entflammbaren Bau-stoffen, wie z. B. Beton, können Leuchtenohne Brandschutz-Kennzeichnung direktmontiert werden.

Dagegen dürfen in feuergefährdeten Be-triebsstätten, 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 Tempera-turgrenzwerte nicht überschritten werden.Leuchten für die direkte Montage in/an Ein-richtungsgegenständen wie z. B. Möbelnmüssen je nach Material der Montageflächedas - bzw. -Zeichen tragen.

Ballwurfsicherheit

Leuchten für den Einsatz in Sportstätten, indenen Ballspiele stattfinden, müssen ball-wurfsicher und mit dem Zeichen für Ball-wurfsicherheit ausgezeichnet sein. Das giltauch für das Leuchtenzubehör und dieMontageteile.

Energieeffizienz von Leuchten

Der Verbrauch von elektrischer Energie wirdhauptsächlich durch die Lampe und derenBetriebsgerät verursacht. Um den Energie-verbrauch des Systems Vorschaltgerät/Lampe zu verdeutlichen, wurde von der Eu-ropäischen Union die Energieklassifizierungbeschlossen (Richtlinie 2000/55/EG überEnergieeffizienzanforderungen an Vorschalt-geräte für Leuchtstofflampen).

Wie für Lampen und Vorschaltgeräte (sieheSeite 32) ist auch für Leuchten eine eigen-ständige Energieklassifizierung geplant.

Vorschaltgeräte

Der EEI (Energy Efficiency Index) unter-scheidet sieben Vorschaltgeräte-Klassen:

A1 Dimmbare elektronische Vorschalt-geräte (EVGs)

A2 Elektronische Vorschaltgeräte (EVGs)mit reduzierten Verlusten

A3 Elektronische Vorschaltgeräte (EVGs)B1 Magnetische Vorschaltgeräte mit

sehr geringen Verlusten (VVGs)B2 Magnetische Vorschaltgeräte mit

geringen Verlusten (VVGs)C Magnetische Vorschaltgeräte mit

moderaten Verlusten (KVGs)D Magnetische Vorschaltgeräte mit

sehr hohen Verlusten (KVGs).

Der Vertrieb von Vorschaltgeräten derKlasse D ist seit 21. Mai 2002 nicht mehrzulässig, Vorschaltgeräte der Klasse C dür-fen seit 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 den Betrieb von Entladungslampen Vorschaltge-räte erforderlich. Sie dienen der Strombe-grenzung und auch dem Zünden der Lam-pen in Verbindung mit z. B. Startern.

Das zunehmende Energiebewusstsein hatbei den Vorschaltgeräten für Leuchtstoff-lampen zu technischen Weiterentwicklun-gen geführt: 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 glei-chem Lichtstrom einer 58 W-Lampe derenLeistungsaufnahme auf ca. 50 W reduziert.Der Leistungsbedarf für das SystemLampe/EVG verringert sich in diesem Bei-spiel auf 55 W, was eine Einsparung gegen-über dem KVG-System von 23 % aus-macht. Die Anwendung energiesparender,effizienter Vorschaltgeräte wird durch Maß-nahmen der EU gefördert. Bereits heute

sind mehr als 40 % der neuen bzw. umge-rüsteten Beleuchtungsanlagen mit Leucht-stofflampen einschließlich Kompaktleucht-stofflampen mit EVG ausgerüstet.

Neben den beträchtlichen Energie-Einspa-rungen, die zu kurzen „pay-back-Zeiten“von wenigen Jahren für die elektronischenVorschaltgeräte führen, bringt der Hochfre-quenzbetrieb von Leuchtstofflampen undzunehmend auch der von anderen Entla-dungslampen an EVG weitere Vorteile:

Vorteile elektronischer Vorschaltgeräte(EVGs)

> Geringe VG-Verluste> Höhere Lichtausbeute der Lampe> Bestmögliches Umsetzen elektrischer

Leistung in Licht> Erhöhung des Beleuchtungskomforts

und der Beleuchtungsqualität> Kein Flimmern, da höhere Betriebs-

frequenz> Kein Flackern beim Abschalten

(Sofortstart durch Wendelvorheizung)> Senken der Betriebskosten> Reduzierte Klimatisierungsleistung> Kein Starter, kein Kompensationskon-

densator> Einsatz bei Wechsel- oder Gleich-

spannung> Konstante Lampenleistung über

weiten Spannungsbereich> Geeignet für Sicherheitsbeleuchtung> Geringe magnetische Störinduktion> Einsatz in medizinisch genutzten

Räumen> Abschalten bei defekten Lampen

(Brandschutz)> Ca. 50 % verlängerte Lampenlebens-

dauer> Dimmen möglich


42

Brandschutz-Kennzeichnung von Leuchten

Leuchten zur Montage an Gebäudeteilen, die bis 180° C nicht entflammbar 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 der waagerechten Leuchtenoberflächen bei normalem Betrieb maximal90° C. Glasoberflächen von Leuchtstofflampen maximal 150° C.

Weitere Kennzeichen auf Leuchten

Ballwurfsicher nach VDE, „Nicht für Tennis“ bei Öffnungen � 60 mm

Schutz gegen Explosionen

Max. zulässige Umgebungstemperatur von 25° C abweichend ta…° C

Nicht zugelassene Lampen

Mindestabstand zur angestrahlten Fläche

43

COOLBEAM

99

Transformatoren

Für den Betrieb von Niedervolt (NV)-Halo-genlampen werden Transformatoren miteiner Ausgangsspannung von 6 V, 12 Voder 24 V benötigt.

Es wird zwischen herkömmlichen Transfor-matoren und Ringkern-Transformatoren unterschieden, wobei sich die Transforma-toren weniger in der Verlustleistung alsmehr in der Baugröße unterscheiden.

Zusätzlichen Komfort bieten elektronischeTransformatoren z. B. durch Leerlaufab-schaltung, Kurzschlussfestigkeit und lam-penschonendes Einschalten.

Vorteile elektronischer Transformatoren

> Kompakte Bauform > geringes Gewicht> geringe Verlustleistung> geringer Innenwiderstand> keine Geräuschentwicklung> hoher Wirkungsgrad> Überlast- und Übertemperaturschutz

durch angepasste Leistungsrück-regelung ohne Abschalten der Lampen

> im Fehlerfall reparierbar, da nicht vergossen

> Softstart – keine Stromspitzen beimEinschalten

> elektronischer Kurzschlussschutz

Kompensations-Kondensatoren

Kompensations-Kondensatoren dienen derVerbesserung des Leistungsfaktors. Durchdie Kompensation wird die induktive Blind-leistung der Vorschaltgeräte (Drosseln), wel-che die elektrischen Einrichtungen wie z. B.Leitungen, Kabel, Transformatoren und

Schalter mit belastet, verringert. Leuchtenmit Entladungslampen sind nach Vorgabeder Elektrizitätswerke zu kompensieren.

Kompensations-Kondensatoren müssen die Kennzeichnung F (flammsicher) oder FP(flamm- und platzsicher) in Verbindung mitdem Prüfzeichen einer anerkannten Prüf-stelle tragen und mit einem Entladewider-stand ausgestattet sein.

EVGs benötigen keine Kompensations-Kondensatoren.

Starter und Zündgeräte

Starter für Leuchtstofflampen an magneti-schen Vorschaltgeräten schließen bzw. öffnen den Vorheizstromkreis einer Leucht-stofflampe und leiten damit den Zündvor-gang ein. Unterschieden wird zwischen denUniversal- und Sicherungs-Schnellstartern.

EVGs benötigen keine Starter.

Halogen-Metalldampflampen und Natrium-dampf-Hochdrucklampen benötigen Start-spannungsimpulse in der Größenordnungvon 1 bis 5 kV. Zum Zünden von Hoch-druck-Entladungslampen werden daherZündgeräte mit speziellen elektronischenSchaltungen eingesetzt.

Zum sofortigen Heißwiederzünden von erloschenen Halogen-Metalldampflampenoder Natriumdampf-Hochdrucklampen sindZündgeräte mit erheblich höheren Span-nungen als 5 kV erforderlich.


44

LeuchtenBetriebsgeräte, Regeln, Steuern, BUS-Systeme

[100] Ohne Betriebsgeräte geht es nicht –weder bei den Leuchtstofflampen der Allge-meinbeleuchtung noch bei den Halogenlampender Akzentbeleuchtung.

45

[101] Transformatoren für Niedervolt-Lampen wandeln die Netzspannung von 230 V auf die Lampen-Betriebsspannung von 6, 12 oder 24 V um. Sekun-därseitig ergeben sich entsprechend hohe Strom-stärken, die einen bedeutend größeren Querschnitt sowohl der Transformatorwicklung als auch der Lampenzuleitung erfordern.

[102] Zur Kompensation der induktiven Blindleis-tung von konventionellem (KVG) und verlustarmemVorschaltgerät (VVG) wird bei Leuchten mit Leucht-stofflampen ein Kondensator parallel zum Netzan-schluss (230 V) geschaltet.

[103] Das elektronische Vorschaltgerät (EVG) benö-tigt keine Starter und Kompensations-Kondensatoren.

101

100

102

103

Niedervolt-Installation

Niedervolt-Installationen steIlen aufgrundder geringen Spannungen zwar keine direk-ten Gefahren für den Menschen dar, jedochist zu beachten, dass durch die herunter-transformierte Spannung sehr hohe Strömefließen.

Beispiele: Lampe 230 V, 100 WStromstärke I = 0,43 A Lampe 12 V 100 W Stromstärke I = 8,33 A

Diese hohen Ströme können bei einer un-genügenden Dimensionierung von Kabeln,Kontakten, Klemmstellen und Schaltern zuderen Überlastung führen. Um daraus resul-tierende mögliche Brandgefahren zu ver-meiden, sind besondere Installationsbedin-gungen vom Fachmann zu berücksichtigen.

Für eine fachgerechte Installation habensich NV-Stecksysteme mit Steckern, Kupp-lungen und Kabeln bewährt.

Regeln und Steuern

Das Regeln und Steuern der Beleuchtungist heute ein fester Bestandteil der moder-nen Gebäudetechnik. Neben der Energie-einsparung spielen der Steuerungskomfortund die bessere Motivation bei dynami-schem Licht eine zunehmende Rolle.

Die Steuerung der Beleuchtung kann in Ab-hängigkeit von der Menge des natürlichenLichts oder des Sonnenstands (Tageslicht-steuerung oder -regelung), von der Nutzungeines Raums (Präsenzkontrolle) oder voneiner erwünschten Lichtstimmung desRaums (z. B. RGB-Steuerung) erfolgen.

Tageslichtabhängige Regelung

Wer das durch Oberlichter oder Fenstereinfallende Tageslicht nutzt und mit derkünstlichen Beleuchtung kombiniert, sparteine Menge Energie. Dafür wird die künstli-che Beleuchtung nur dann zugeschaltetoder langsam stufenlos hinzugeregelt,wenn das Tageslicht nicht ausreicht.

Üblicherweise wird dieses Miteinander alsLichtmanagement-Lösung realisiert, indemeine tageslichtabhängige Regelung einge-richtet wird, die ein konstantes Beleuch-tungsniveau erzeugt als Summe aus Tages-lichtanteil und geregeltem künstlichen Licht.So bleibt die gewünschte Beleuchtungs-stärke auf der Arbeitsfläche durch Zugabeoder Rücknahme des künstlichen Lichts inetwa gleich, auch wenn sich der Tageslicht-anteil ändert.

Das heißt: Bei großer Außenhelligkeit wirddie künstliche Beleuchtung zurückgenom-men, bei wenig Tageslicht am Morgen; amAbend oder in den Wintermonaten wird ihrNiveau entsprechend angehoben.

Die Regelung des Beleuchtungsniveaus inAbhängigkeit vom Tageslicht wird umge-setzt durch Dimmen und/oder Teilabschal-tungen

> über Lichtsensoren an einzelnen Arbeits-platzleuchten,> über Lichtsensoren im Raum, > über Außenlichtsensoren.

DALI – Digitale Lichtsteuerung

Speziell 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) einzubin-den.

DALI steuert das Licht mit allen daran betei-ligten DALI-Komponenten und kann jedesGerät individuell ansprechen, z. B. jedesEVG (= Leuchte) gleichwertig bis zu 16Gruppen zuordnen, einzeln mit 16 Lichtwer-ten für Beleuchtungsinszenierungen definie-ren oder alle EVGs synchron dimmen.

Der Arbeitsgemeinschaft (AG) DALI im Zentralverband Elektrotechnik- und Elektro-nikindustrie (ZVEI) e.V., Frankfurt am Main,gehören führende europäische und US-amerikanische Hersteller von EVGs undLichtsteuer- und -regelanlagen an.

Zentrale Leittechnik – BUS-Systeme

Die immer komplexer werdenden Abläufe inder Gebäudetechnik und die Steuerungund Überwachung der Funktionen und Zu-stände der einzelnen Installations- und Einrichtungssysteme – wie Heizung, Klima-anlage, 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 not-wendigen System-Gruppen miteinander„kommunizierend“ über ein gemeinsamesBUS-Netz zu verbinden.

Informationen von Sensoren (z. B. Licht-schranken, Infrarot-Empfänger, Windmes-ser, Helligkeitssensoren) werden über dasBUS-Netz weitergeleitet. Durch geeigneteZuordnungen von Sensoren (Empfänger)und Aktoren (Schaltorganen) lassen sichSteuerungen und Regelungen vielfältigerFunktionen programmieren.


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47

[104] Die Abhängigkeit von Lampenleistungund Lichtstrom beim Dimmen von Temperatur-strahlern.

[105] Die Abhängigkeit von Lampenleistungund Lichtstrom beim Dimmen von Leuchtstoff-lampen, hier � 16 mm-Lampen.

[106] BUS-Systeme vereinen höheren Be-leuchtungskomfort, einfache Vernetzung vonGewerken und Energieeinsparungen. Alle elekt-rischen Verbraucher werden mit Spannung versorgt. Die Steuersignale werden über BUS-Leitung gesendet: Wind- und Strahlungs-wächter, Schalter und Infrarotsender liefern Eingangssignale, die umgewandelt und an die zu steuernden Leuchten und Jalousien versandt werden.

[107] Tageslichtabhängige Regelung alsSumme aus Tageslichtanteil und geregeltemkünstlichen Licht für ein konstantes Beleuch-tungsniveau auf der Arbeitsfläche.

Starkstrom-Leitung

BUS

107

104 105

106

Für 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 Tunnel-leuchten, Objektschutzleuchten, explosionsgeschützte Leuchten, Klimaleuchten oder Reinraumleuchten sind hier nicht abgebildet.Weitere Informationen über Leuchtensysteme und Hersteller findenSie im Internet unter www.licht.de.


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Leuchten

Raster-Einbauleuchten

Raster-Anbauleuchten Direkt/indirekte Pendelleuchte mit Lichtlenkflächen

Wandfluter-Einbauleuchten mit asymmetrischer Lichtverteilung

Strahler an Stromschienen (links)und schwenkbare Einbaudownlights (rechts)

Medizinische Versorgungseinheit horizontal mit direkt / indirekter Lichtverteilung

Scheinwerfer mit asymmetrischer Lichtverteilung

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117116115114

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Direkt / indirekte Einbauleuchten Downlights mit symmetrischer Lichtverteilung (links) und asymmetrischer Lichtverteilung (rechts)

Direkt / indirekte Stehleuchte Büro mit Tischleuchte

Wandleuchten als Anbauleuchte (links) und als Einbauleuchte (rechts)

Rettungszeichenleuchte zur Kennzeichnung des Rettungsweges

Direkt / indirekte Stehleuchte Wohnen mit Tischleuchte

Pollerleuchte (links)Bodeneinbauleuchte (rechts)

Mastaufsatzleuchte (links) Lichtstele (rechts)

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Innenraumbeleuchtung

Beleuchtungsanlagen in Innenräumen sollen den 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, vor-kommende Sehaufgaben> Lage der Arbeitsbereiche> Möblierung oder Maschinenanordnung> Betriebsbedingungen wie z. B. Tempera-tur, Feuchtigkeit, Staub

Aufgrund dieser Angaben sind die geeigne-ten Lichtquellen und Leuchten auszuwäh-len. Nachdem die Anzahl der Lampen fürdie geforderte Beleuchtungsstärke berech-net ist, wird die Anzahl und Anordnung derLeuchten festgelegt. Hierbei sind beleuch-tungs-, montage- und wartungstechnischewie auch architektonische Gesichtspunkteentscheidend.

Wünsche des Architekten hinsichtlichLeuchtenart und Leuchtenanordnung sindmit den Erkenntnissen der Beleuchtungs-technik und Arbeitsphysiologie in Überein-stimmung zu bringen.

Neben den beleuchtungstechnischen Ge-sichtspunkten muss ebenfalls die Wirt-schaftlichkeit einer Anlage in Betracht gezo-gen werden.

Beleuchtungsplanung nach demWirkungsgradverfahren

In der Druckschrift „Projektierung von Be-leuchtungsanlagen nach dem Wirkungs-gradverfahren“ der Deutschen Lichttechni-schen Gesellschaft e.V. ist das Verfahrenbeschrieben und sind Raumwirkungsgradefür eine Anzahl von Standard-Leuchten ta-belliert.

Die für eine gewünschte Beleuchtungs-stärke erforderliche Leuchtenzahl berechnetman mit der nachfolgenden Formel:

n = E � Az � � � �B � WF

Darin bedeuten:

n LeuchtenanzahlE gewünschte BeleuchtungsstärkeA Fläche oder Teilfläche des Raumesz Anzahl der Lampen je Leuchte � Lichtstrom einer Lampe�LB Leuchten-Betriebswirkungsgrad�R Raumwirkungsgrad�B �LB � �R BeleuchtungswirkungsgradWF Wartungsfaktor

Der Raumwirkungsgrad ist von der Licht-stromverteilung der Leuchte, der Raumgeo-metrie und den Reflexionsgraden im Raumabhängig.

Der Beleuchtungswirkungsgrad �B erfasstden Leuchten-Betriebswirkungsgrad �LB

und den Raumwirkungsgrad �R.

Von den Leuchtenherstellern werden um-fangreiche Tabellenwerke von Beleuch-tungswirkungsgraden �B zur Verfügung ge-stellt.

Beleuchtungsplanung mit Computer-Programmen

Mit dem Wirkungsgradverfahren kann diefür eine vorgegebene mittlere Beleuch-tungsstärke erforderliche Leuchtenanzahlermittelt werden. Die Berechnung der Be-leuchtungsstärken an den Punkten desRaumes wird mit Computern durchgeführt.Hierzu stehen entsprechende Programmezur Verfügung.

Diese Projektierungsprogramme ermögli-chen über menügesteuerte Eingaben diekomplette lichttechnische Berechnung einerBeleuchtungsanlage – von einer erstenüberschlägigen Ermittlung bis zur voll doku-mentierten ausführlichen Projektierung.Zahlreiche Hilfefunktionen sind auf Tasten-druck verfügbar, grafische Darstellungenunterstützen die Eingabe und das Verständ-nis der Ergebnisse. Die grafischen Compu-ter-Darstellungen vermitteln ein anschauli-ches Bild der Beleuchtungsanlage.

Zusätzlich zu der lichttechnischen Doku-mentation eines Projektes erstellen die Pro-gramme auf Wunsch eine Materialliste mitder Anzahl der Leuchten für jeden Leuch-tentyp im Raum, einschließlich beschrei-bendem Text.

Straßenbeleuchtung

Die Straßenbeleuchtung dient der Verkehrs-sicherheit auf der Straße bei Dunkelheit.Dabei müssen Mindestwerte für die wich-tigsten Gütemerkmale erreicht werden, diees dem Kraftfahrer ermöglichen, Form, Be-wegung und Abstand von Personen undGegenständen im Verkehrsraum in einerausreichenden Entfernung sicher undschnell zu erkennen und das Fahrverhaltenentsprechend anzupassen.


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BeleuchtungsplanungBeleuchtungsanlagen 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.

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[138] Für eine Vielzahl einzelner Punkte imRaum berechnen Planungsprogramme die Be-leuchtungsstärke und zeigen sie grafisch an.

[139] Dieser Computer-Ausdruck zeigt die Wir-kung der Beleuchtung im Raum einschließlichMöbeln und Leuchten.

[140] Die Computersimulation des beleuchte-ten Platzes und der anschließenden Straße beiNacht erlaubt es, die Beleuchtungsplanungdurch den realistischen Bildeindruck zu überprü-fen.

138 139

Ziel der Beleuchtungsplanung ist es, dieentsprechend den verkehrstechnischen Voraussetzungen in den Normen und Vor-schriften geforderten Daten für Leucht-dichte, 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 Wirtschaft-lichkeit der Beleuchtungsanlage ergeben.Hierzu ist eine Optimierung zwischen derGeometrie der Straße, der Leuchtenanord-nung, der Leuchtenart und der Leuchten-bestückung erforderlich.

Bei der Auswahl geeigneter Leuchten füh-ren Leuchten mit Spiegeloptiken für Hoch-druck-Entladungslampen zu den günstigs-ten Lösungen.

Zur Berechnung der mittleren Fahrbahn-leuchtdichte und der Leuchtdichtegleich-mäßigkeiten müssen die Lichtstärkevertei-lung der Leuchte, der Lichtstrom derLampe, die Anlagengeometrie und die Re-flexionseigenschaften der Straßenoberflä-che bekannt sein. Letztere können Stan-dardwerte für bestimmte Fahrbahnbelägesein oder Messwerte, die mit einem Stra-ßenreflektometer ermittelt wurden.

140


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In der Beleuchtungstechnik werden Mes-sungen durchgeführt, um

> beleuchtungstechnische Projektierungennachzuprüfen,> den Ist-Zustand bestehender Beleuch-tungsanlagen zu untersuchen, um eventuelleine Wartung bzw. Instandsetzung der An-lage zu veranlassen,> verschiedene Beleuchtungsanlagen zuvergleichen.

In den Normen und Vorschriften sind Fest-legungen getroffen, um eine einheitlicheMess- und Bewertungspraxis sicherzustel-len. Wichtige Messgrößen sind:

> die Beleuchtungsstärke E, z. B. als hori-zontale Beleuchtungsstärke Eh, als vertikaleBeleuchtungsstärke Ev, als zylindrische Be-leuchtungsstärke Ez oder halbzylindrischeBeleuchtungsstärke Ehz.> die Leuchtdichte L, z. B. in der Straßen-beleuchtung, Tunnelbeleuchtung oder In-nenraumbeleuchtung,> der Reflexionsgrad �, z. B. für Decke,Wände, Boden bei Arbeitsstätten in Innen-räumen und bei Sporthallen,> die Reflexionseigenschaften von Fahr-bahnoberflächen, z. B. in der Straßen- undTunnelbeleuchtung,> die Netzspannung U und/oder die Um-gebungstemperatur ta bei Beleuchtungsan-lagen mit Lampen, deren Lichtstrom vonder Betriebsspannung und/oder der Raum-bzw. Umgebungstemperatur abhängig sind.

In der Praxis werden am häufigsten Be-leuchtungsstärkemessungen durchgeführt.Dafür sind Messgeräte zu verwenden,deren relative spektrale Empfindlichkeit gutan den spektralen HeIlempfindlichkeitsgradV(�) des Auges angepasst ist. Weiterhinmuss schräg einfallendes Licht cosinusge-treu bewertet werden.

Bei der Vorbereitung einer Messung sollteFolgendes festgestellt werden:

> geometrische Maße der Beleuchtungs-anlage.> Art der Anlage bzw. des Raumes undder Tätigkeit,> zu messende Größen und Lage derMesspunkte,> allgemeiner Zustand der Anlage, wie z. B. Alter, Zeitpunkt der letzten Reinigungund des letzten Lampenwechsels, Grad der Verschmutzung.

Vor Beginn der Messungen sind die Lam-pen so lange einzubrennen, bis ein statio-närer Zustand der Anlage erreicht ist, undsind die Einflüsse durch Fremdlicht (z. B.Tageslicht bei der Innenbeleuchtung oderKraftfahrzeugbeleuchtung, Schaufenster-und Werbebeleuchtung bei der Außenbe-leuchtung) auszuschließen. Ebenso müssenStöreinflüsse durch Hindernisse oder Ab-schattungen durch die Messpersonen ver-mieden werden.

Messen von BeleuchtungsanlagenFür die Überprüfung von Beleuchtungsanlagen gibt es geeignete Verfahren, die überwiegend für professionelleAnwender wie Architekten und Lichtplaner und nicht für Laien gedacht sind.

Photometerklassen nach DIN 5035-6

Klasse Güte Anwendung

A hohe Präzisionsmessungen

B mittlere Betriebsmessungen

C geringe Orientierende Messungen

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Zur Messung der Beleuchtungsstärkenwird die Grundfläche der zu beurteilendenAnlage in gleich große, möglichst quadrati-sche Teilmessflächen 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 tabel-larisch. Eine grafische Darstellung der Be-leuchtungsstärke in Isoluxkurven ergibt sich,wenn man Messpunkte gleicher Beleuch-tungsstärken miteinander verbindet.

Zur Ermittlung der mittleren Beleuchtungs-stärke E

_werden die einzelnen Messwerte

addiert und durch die Anzahl der Mess-punkte geteilt.

Die Gleichmäßigkeit g1 der Beleuchtungs-stärke ergibt sich als Quotient aus derkleinsten gemessenen BeleuchtungsstärkeEmin und der errechneten mittleren Beleuch-tungsstärke E

_.

Die Gleichmäßigkeit g2 ist das Verhältnisvon Emin zur größten gemessenen Beleuch-tungsstärke Emax.

Grundsätzlich sollte zu jeder Messung einMessprotokoll erstellt werden, in dem z. B.außer den gemessenen Werten auch dieUmfeldbedingungen, Angaben zu Lampen,Leuchten und Geometrie der Beleuch-tungsanlage festgehalten sind.

[141] Horizontale Beleuchtungsstärken wer-den auf der Arbeitsfläche oder im Allgemeinen0,75 m über dem Boden und max. 0,1 m überdem Boden von Verkehrswegen, Straßen undParkflächen gemessen.

Vertikale Beleuchtungsstärken in Innen- und Außensportanlagen werden 1,0 m über demBoden gemessen.

[142] Zur Bewertung einer Straßenbeleuch-tung wird die Leuchtdichte L der Straßenober-fläche/Fahrbahn mit dem Leuchtdichtemessergemessen.

141

142

0,75 m

1,0 m

0,1 m

E

L

Beleuchtungsstärke E:einfallendes Licht – vom Auge unsichtbar(gemessen mit Luxmeter)

Leuchtdichte L:reflektiertes Licht – vom Auge sichtbar (gemessen mit Leuchtdichtemesser)


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[143] Die Verkettung der Einzelkosten, ausdenen sich die Beleuchtungskosten zusammen-setzen, macht deutlich, dass technische Verbes-serungen an Lampen und Leuchten insgesamteine beachtliche Kosteneinsparung bringen.

143

Die lichttechnische Projektierung umfasstauch eine Energiebilanzrechnung und solltemit einer Wirtschaftlichkeitsanalyse ergänztwerden.

Kostenvergleiche sind nur zulässig, wennsowohl die Qualität, Lebensdauer, Ge-brauchstüchtigkeit, gesicherte Ersatzteilver-sorgung und Wartungsvorteile der Leuchtenals auch die Einhaltung der Gütemerkmaleder Beleuchtung gleichwertig und gewähr-leistet sind.

Bedarfsgerechtes präzises Planen, diefachkundige Auswahl von Lampen, Be-triebsgeräten und Leuchten sowie eine op-timierte Anordnung der Leuchten sind Voraussetzung für energie- und kostenspa-rende Beleuchtungsanlagen.

Neue innovative Techniken und computer-unterstützte Projektierungen helfen dabei.Den Fortschritt zeigen moderne Lampen,Leuchten und Beleuchtungstechniken mitzahlreichen Verbesserungen, z. B. einerhöheren Lichtausbeute bei Leuchtstofflam-pen, geringerer Verlustleistung der Vor-schaltgeräte, höherem Wirkungsgrad derLeuchten, höherem Beleuchtungswir-kungsgrad durch zweckmäßigere Leuch-tensysteme und präzisere Verfahren derBeleuchtungsplanung.

BeleuchtungskostenBei der Planung einer Beleuchtungsanlage sind der Energie- und Kostenaufwand wichtige Entscheidungskriterienfür Neuanlagen und Sanierungsmaßnahmen.

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In der Formel bedeuten:

K Jährliche GesamtkostenK1 Kosten einer Leuchtek1 Kapitaldienst für K1 (Verzinsung und

Abschreibung) in %K2 Kosten für Installationsmaterial und

Montage je Leuchtek2 Kapitaldienst für K2 (Verzinsung und

Abschreibung) in %R Reinigungskosten je Leuchte und Jahr n1 Anzahl aller Lampenn2 Anzahl der Lampen je LeuchteK3 Preis einer LampeK4 Kosten für das Auswechseln einer

LampeP Leistungsaufnahme einer Lampe

einschl. Vorschaltgerät in kWA Kosten der elektrischen Energie je kWh

einschl. der anteiligen Bereitstellungs-kosten (Grundpreis)

tL Nutzlebensdauer der Lampe in h tB Jährliche Benutzungsdauer in h

Kapitalkosten

k1 k2

K = n1 �100� K1+

100� K2�

n2

Energiekosten

+ n1 � tB � a � P �

Lampenersatz, Wartung der Anlage

tB R+ n1 � (K3 + K4) �tL n2

Zum Vergleich verschiedener Beleuchtungsanlagen wird die Kosten-Formel verwendet.

[144] Präzise Planung ist gleichermaßen dieVoraussetzung für bedarfsgerechtes wie fürenergieeffizientes Licht.

[145] In der Straßenbeleuchtung haben Kom-pletterneuerung oder Umrüstung auf moderneBeleuchtungstechnik ein sehr hohes Einsparpo-tenzial an Energie und Kosten.

145

144


56

Im Mittelpunkt der technischen Weiterent-wicklungen standen unter anderem Leucht-stofflampe und Vorschaltgerät. Dabei gingund geht es vor allem um die Steigerungder Lichtausbeute. Die Übersicht „Meilen-steine zur Energieeinsparung mit modernerBeleuchtung“ zeigt, wie das Einsparvolu-men gewachsen ist. Am Anfang stand dieEntwicklung neuer verlustarmer Vorschalt-geräte (VVG), später elektronischer Vor-schaltgeräte (EVG). Parallel kam die Drei-banden-Leuchtstofflampe auf den Markt,später in der Ausführung mit 16 mm Durch-messer.

Leuchten

Leuchten sind effizient, wenn sie hohe Wirkungsgrade haben und ihre Lichtstärke-verteilung anwendungsgerecht ist. Hoch-wertige Materialien und fachgerechte Verar-beitung erhöhen den Wirkungsgrad, der-artige Qualitätsleuchten haben außerdemeine längere Lebensdauer.

Effizienzpotenziale

Das Effizienz- und damit das Einsparpoten-zial moderner Beleuchtungstechnik isthoch. Wie viel einzelne Maßnahmen einspa-ren können, zeigt die Übersicht „Effizienz-potenziale moderner Technik“ in Verglei-chen. Die Präsenzkontrolle schaltet dasLicht ab, wenn sich niemand im Raum auf-hält. Das Herunterdimmen des Neuwertesder Beleuchtungsanlage auf den Wartungs-wert erlaubt insbesondere bei Neuanlageneine deutliche Energieeinsparung.

Mit der bestmöglichen Ausgestaltung derEinzelmaßnahme werden die höchsten Ein-sparungen erreicht. Die Effizienz einer Be-leuchtungsanlage steigt nochmals, wennEinzelmaßnahmen kombiniert werden.

Tageslicht nutzen

Den höchsten Einspareffekt bietet die Nut-zung des im Raum zur Verfügung stehen-den Tageslichts: Die künstliche Beleuchtungwird nur dann zugeschaltet oder langsamstufenlos hinzugeregelt, wenn das Tages-licht nicht ausreicht. Wenn der Tageslicht-einfall für das Sehen auch im Arbeitsbereichgenügt, kann die Beleuchtungsanlage auchkomplett abgeschaltet werden. Je wenigerdas künstliche Licht in Anspruch genom-men wird, umso höher sind die Energie-und damit die CO2-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 Re-gelung von Leuchtengruppen in einem Sys-tem bis hin zur Lichtmanagement-Anlage(siehe Seite 46) und der Einbindung der ge-samten Beleuchtung in die Gebäudesys-temtechnik.

Natürliches Licht steht kostenlos zur Verfü-gung. Doch ganz zum Nulltarif gibt es dasTageslicht in Innenräumen nicht, denn allebaulichen Voraussetzungen dafür kostenGeld. Außerdem sind häufig zusätzlicheMaßnahmen zum Wärme- und zum Blend-schutz notwendig. Auch das Lichtmanage-ment zur Dosierung von Tages- und künstli-chem Licht ist in den Anschaffungskostenetwas teurer als eine Beleuchtungsanlageohne Intelligenz – eine Investition, die sichjedoch schnell amortisiert.

Energieausweis

Unter dem Aspekt der CO2-Reduzierunggibt der Energieausweis nach der Energie-einsparverordnung (EnEV 2007) seit Okto-ber 2007 Einsparimpulse: Er bilanziert denGesamtenergiebedarf eines Hauses erst-mals inklusive der Beleuchtung (gilt fürNicht-Wohngebäude). Für die Berechnungherangezogen wird das Verfahren nach DIN V 18599 „Energetische Bewertung vonGebäuden – Berechnung des Nutz-, End-und Primärenergiebedarfs für Heizung,Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser undBeleuchtung“. Teil 4 behandelt den Nutz-und Endenergiebedarf für die Beleuchtung.

Beleuchtungsqualität

Energie sparen ist wichtig. Doch darf dieBeleuchtungsqualität nicht unter Sparmaß-nahmen leiden. Deshalb gelten für diekünstliche Beleuchtung – wie übrigens auch für das Tageslicht – die lichttechni-schen Gütemerkmale. Denn das Licht wirdfür die Menschen geplant, wann und wo siees brauchen: Nicht nur in der Arbeitsweltsoll es bedarfsgerecht sein, hohe Ansprü-che an die visuelle Ergonomie erfüllen, dasWohlbefinden fördern und die Gesundheiterhalten.

Energieeffizientes LichtLampen mit hoher Lichtausbeute, elektronische Betriebsgeräte, in der Lichtlenkung optimierte Leuchten, die Einbeziehung von Tageslicht und Lichtmanagement sorgen für energieeffiziente Lichterzeugung und tragen damitzur CO2-Reduzierung bei. Moderne Beleuchtungstechnik steht zugleich für hohe Beleuchtungsqualität.

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[146] Bis zu 82 Prozent weniger Energie mitentsprechender Kostenersparnis – dieser Ver-gleich mit einer alten Beleuchtungsanlage istüberzeugend.

[147] Jede Einzelmaßnahme (immer der zweite Balken) erzielt eine Mindestersparnis. Die Einsparung kann durch bestmögliche Aus-gestaltung nochmals erhöht werden.

147

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Informationen über das um fäng liche undimmer wieder aktualisierte Regelwerk fas-sen die EU-Internetseiten (http://europa.eu/index_de.htm) dazu zusammen.

EuP-Richtlinie

Die 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 Nut-zungszeit eines Produktes.

Altgeräte

Die Rücknahme und umweltverträglicheEntsorgung von Elektro- und Elektronik-altgeräten, geregelt im Elektro- und Elektro-nikgerätegesetz (ElektroG), ist ebenso Um-weltschutz nach EU-Vorgaben (WEEE-Richtlinie). Die Rücknahme ist für Produkte,die das ElektroG erfasst, Sache der Herstel-ler/Importeure, die diese Aufgabe auch Dritten übertragen können.

Entladungslampen werden in Deutschlandvon dem GemeinschaftsunternehmenLightcycle Retourlogistik und ServiceGmbH (www.lightcycle.de) angenommen.Informationen zum Lampen-Recycling gibtdie Arbeitsgemeinschaft Lampenverwer-tung (AGLV) im ZVEI – Zentralverband Elek-trotechnik- und Elektronikindustrie e.V.(www.zvei.org), in der sich Hersteller undLampen-Verwerter zusammengeschlossenhaben.

Leuchten, die seit März 2006 eingekauftwurden, fallen als „neue Altgeräte“ unterdas ElektroG; sie sind mit der „durchge-strichenen Mülltonne“ gekennzeichnet. AlleGlühlampen und Halogenlampen sowie alleLeuchten, die aus Privathaushalten stam-men, fallen nicht unter das ElektroG.

Lichtimmissionen

Wenn das Licht von Außenbeleuchtungs-anlagen – zum Beispiel die Straßenbeleuch-tung in Wohngebieten – derart abstrahlt,dass es stört, handelt es sich bei den Ge-störten um Lichtimmissionen. Davor schütztdas Bundes-Immissionsschutzgesetz(BImSchG). „Lichtverschmutzung“ sollte be-reits im Planungsstadium von Beleuch-tungsanlagen ausgeschlossen werden.

Konkrete Grenzwerte aber geben wederdas Gesetz noch verwaltungsrechtlicheAusführungsbestimmungen vor. Es könnenjedoch Mess- und Bewertungsmethodensowie daraus abgeleitete, maximal zuläs-sige Werte 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“ übernom-men und den Umweltschutzbehörden zurAnwendung empfohlen; einige Bundeslän-der haben dazu als Verwaltungsvorschrift„Lichtrichtlinien“ erlassen.

Schutz des Sternenhimmels

Als „Lichtsmog“ bezeichnet wird die Licht -immission, die ausgehend von der Beleuch-tung städtischer Ballungsräume nach obenstrahlt und den Sternenhimmel erhellt.Mehrere europäische Länder wollen Ge-setze zum Schutz des Nachthimmels erlas-sen. Tschechien war der Vorreiter, es folg-ten Italien und Spanien. Am besten

schützen Straßen- und Außenleuchten, diedas Licht gerichtet dorthin lenken, wo esgebraucht wird, vor dieser Art von Lichtim-mission.

Licht und Insekten

Künstliches Licht lockt Insekten an. Fürnachtaktive, in ihrer Lebensweise an dieDunkelheit angepasste Tiere besteht daherdie Gefahr, dass künstliches Licht ihren na-türlichen Lebensrhythmus stört.

Licht mit überwiegendem Gelb-/Orangean-teil vermindert den Insektenanflug. Denn In-sektenaugen haben eine andere spektraleHellempfindlichkeit als das menschlicheAuge. Sie reagieren empfindlicher auf diespektrale Zusammensetzung des Lichtsvon Leuchtstofflampen und Quecksilber-dampf-Hochdrucklampen. Auch dasschwache Mondlicht, das Insekten vermut-lich zur Orientierung nutzen, empfinden siedeutlich heller. Das Licht von Natrium-dampf-Hochdrucklampen dagegen er-scheint ihnen dunkler. Gegenüber orangenund roten Spektralanteilen sind sie nahezuunempfindlich.

Den wissenschaftlichen Kenntnisstand zudiesen Zusammenhängen hat die LiTG zu-sammengefasst (siehe Seite 59).

Licht und UmweltAnforderungen, die dem Schutz der Umwelt dienen, definiert vor allem die Europäische Union (EU). Dafür setzt die EU vier Schwerpunkte: Klimaschutz (CO2-Reduktion), Natur und biologische Vielfalt, Umwelt und Gesundheit,nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen und Abfallwirtschaft.

Normen

DIN EN 1838Angewandte Lichttechnik – Notbeleuchtung

DIN EN 12193Licht und Beleuchtung – Sportstättenbe-leuchtung

DIN EN 12464-1Licht und Beleuchtung – Beleuchtung vonArbeitsstätten, Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen

DIN EN 12464-2Licht und Beleuchtung – Beleuchtung vonArbeitsstätten, Teil 2: Arbeitsstätten imFreien

DIN EN 12665Licht und Beleuchtung – Grundlegende Begriffe und Kriterien für die Festlegung vonAnforderungen an die Beleuchtung

DIN EN 13201Straßenbeleuchtung

DIN 5032Lichtmessung

DIN 5035-3Beleuchtung mit künstlichem Licht – Beleuchtung in Krankenhäusern

DIN 5035-6Beleuchtung mit künstlichem Licht – Messung und Bewertung

DIN 5035-7Beleuchtung mit künstlichem Licht – Beleuchtung von Räumen mit Bildschirm-arbeitsplätzen

DIN 5035-8Beleuchtung mit künstlichem Licht – Arbeitsplatzleuchten – Anforderungen,Empfehlungen, Prüfung

LiTG – Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e.V.

Publikation 3.5:1988 „Projektierung von Beleuchtungsanlagennach dem Wirkungsgradverfahren“

Publikation 12.2:1996 „Messung und Beurteilung von Lichtemmis-sionen künstlicher Lichtquellen“

Publikation 13:1991 „Kontrastwiedergabefaktor CRF – ein Güte-merkmal der Innenraumbeleuchtung“

Publikation 15:1997 „Zur Einwirkung von Außenbeleuchtungs-anlagen auf nachtaktive Insekten“

Publikation 17:1998 „Straßenbeleuchtung und Sicherheit“

Publikation 18:1999 „Verfahren zur Berechnung von horizontalenBeleuchtungsstärkeverteilungen in Innen-räumen“

Publikation 20:2003 „Das UGR-Verfahren zur Bewertung der Direktblendung der künstlichen Beleuch-tung in Innenräumen“

www.litg.deLiTG, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin

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Normen, Literatur


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[Heft 14] 48 Seiten Wohnraumbe-leuchtung: Heft 14 skizziert zahlreiche„Ideen für Gutes Licht zum Wohnen“,informiert über alle wichtigen lichttech-nischen Aspekte und zeigt geeigneteLampen und Leuchten.

[Heft 4] 48 Seiten Bürobeleuchtung:Heft 4 zeigt für alle Büroformen, wiebedarfsorientiertes Licht ergonomischrichtig eingesetzt wird und so gesund-heitserhaltend und leistungssteigerndwirkt.

Die Schriftenreihe von licht.de

[licht.wissen 13] 32 Seiten Licht zumArbeiten im Freien: Heft 13 erläutert,was bei der Beleuchtung in den Dunkelstunden zu beachten ist. Esbasiert u. a. auf der neuen Norm DIN EN 12464, Teil 2.

[licht.wissen 03]

40 Seiten Straßenbeleuchtung: Heft 3 beschreibt, wie

„Sehen und gesehen werden“ funktioniert und erklärt,

wie die Zahl der Verkehrsunfälle und krimineller Über-

griffe sinkt.

€ 9,–Jedes Heft!

licht.wissen – als Heft per Post oder als kostenfreie PDF-Datei (Download) unter www.licht.de

01* 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)

[Heft 17] 28 Seiten Informationen zuLEDs: Heft 17 beschreibt, wie die klei-nen Halbleiterkristalle funktionieren, erklärt die Technik von LEDs und LED-Modulen und zeigt beispielhafte LED-Anwendungen.

Gutes Licht für Büros und Verwaltungsgebäude 4 LED – Licht

aus der Leuchtdiode17Ideen für Gutes Lichtzum Wohnen14

* available in English as pdf-file, download free of charge at www.all-about-light.org

Herstellerneutrale Informationen

licht.de informiert über die Vorteile guter Be-leuchtung. Die Brancheninitiative hält zu allenFragen des künstlichen Lichts und seinerrichtigen Anwendung umfang reiches In for-ma tions material bereit. Die Informationensind herstellerneutral und basieren auf denein schlä gigen technischen Regelwerkennach DIN und VDE.

licht.wissen

Die Hefte 1 bis 18 der Schriftenreihelicht.wissen (bisher: Informatioenn zur Licht-anwendung) 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.forum

licht.forum behandelt aktu elle Fragen derLichtanwendung und stellt Beleuchtungs-trends vor. Diese meist 12-seitigen Fach-informationen erscheinen in loser Folge.

www.licht.de

Im Internet ist die Brancheninitiative unterder Adresse www.licht.de präsent. Tipps zurrichtigen Beleuchtung geben „Lichtanwen-dungen“ in PrivatPortal und ProfiPortal mitzahlreichen Beispielen für Privatanwendun-gen und gewerbliche Beleuchtung.

Erläuterungen lichttechnischer Begriffe bieten die Menüpunkte „Über Licht“ und„Beleuchtungstechnik“.

Datenbanken mit umfangreichen Produkt-übersichten und einer Liefermatrix sowieAdress daten der licht.de-Mitgliedsunterneh-men weisen den direkten Weg zum Herstel-ler und seinen Produkten. Das Angebot dergedruckten „Publikationen“ im Online-Shopund „Linktipps“ ergänzen das vielseitigeLichtportal.

Alles über Beleuchtung! Impressum

Herausgeber

licht.de

Fördergemeinschaft Gutes Licht

Lyoner Straße 9, 60528 Frankfurt am Main

Tel. 069 6302-353, Fax 069 6302-400

[email protected], www.licht.de

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JARO Medien, Mönchengladbach

Realisation überarbeitete Neuauflage

rfw. agentur für kommunikation, Darmstadt

Gestaltung

Kugelstadt MedienDesign, Darmstadt

Lithobearbeitung

Layout Service Darmstadt

Druck

abcdruck, Heidelberg

ISBN 978-3-926 193-38-4

4/08/15/IVb

Berücksichtigt wurden die bei Herausgabe gültigen

DIN-Normen (Bezug: Beuth Verlag, Berlin) und

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licht.wissen 01Die Beleuchtung mit künstlichem Licht

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licht.wissen 01 „Die Beleuchtung mit künstlichem Licht“