dummies
 
 

Suchen und Finden

Titel

Autor/Verlag

Inhaltsverzeichnis

Nur ebooks mit Firmenlizenz anzeigen:

 

Beleuchtungstechnik - Grundlagen

Beleuchtungstechnik - Grundlagen

von: Roland Baer, Meike Barfuß, Dirk Seifert, Deutsche Lichtechnische Gesellschaft e.V, LiT

HUSS-Medien Berlin, 2016

ISBN: 9783341016398 , 493 Seiten

4. Auflage

Format: PDF

Kopierschutz: DRM

Windows PC,Mac OSX Apple iPad, Android Tablet PC's

Preis: 49,00 EUR

Exemplaranzahl:  Preisstaffel

Für Firmen: Nutzung über Internet und Intranet (ab 2 Exemplaren) freigegeben

Derzeit können über den Shop maximal 500 Exemplare bestellt werden. Benötigen Sie mehr Exemplare, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.


Mehr zum Inhalt

Beleuchtungstechnik - Grundlagen


 

Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e. V. (LiTG)

2

Impressum

4

Vorwort

5

Autoren und wissenschaftliches Lektorat

6

Inhaltsverzeichnis

8

1 Grundlagen

15

1.1 Einleitung

15

1.2 Lichttechnische und optische Grundlagen [1.9]

19

1.2.1 Das Wesen des Lichtes

19

1.2.2 Licht als spektrale und integrale Größe

19

1.2.3 Licht als Welle und Teilchen

22

1.2.4 Ausbreitung des Lichtes

23

1.2.5 Die vier Grundgrößen der Lichttechnik

24

1.2.5.1Lichtstrom

24

1.2.5.2Lichtstärke

25

1.2.5.3Beleuchtungsstärke

27

1.2.5.4Leuchtdichte

28

1.2.6 Ergänzende Grundgrößen der Lichttechnik

29

1.2.6.1 Pupillenlichtstärke

29

1.2.6.2 Zylindrische, halbzylindrische und sphärische Beleuchtungsstärke

30

1.2.6.3 Lichtmenge Q

31

1.2.6.4 Spezifische Lichtausstrahlung M

31

1.2.6.5 Lichteinfallsstärke J

31

1.2.6.6 Belichtung und Leitzahl

31

1.2.7 Strahlungsphysikalische Größen

32

1.2.8 Abgeleitete Größen

32

1.2.8.1 Stoffkennzahlen

32

1.2.8.2 Ergänzende Stoffkennzahlen

33

1.2.8.3 Wirkungsgrade

36

1.2.9 Beziehungen zwischen den Grundgrößen

37

1.2.10 Berechnung einfacher Elementarstahler

40

1.2.10.1 Zusammenhang zwischen Lichtstärke im Maximum der Ausstrahlung und dem Lichtstrom

40

1.2.10.2 Anwendung des Raumwinkelprojektionsgesetzes fu?r Sekundärstrahler (Lambertstrahler)

41

1.2.10.3 Anwendung des Raumwinkelprojektionsgesetzes fu?r Sekundär- und Primärstrahler

41

1.2.10.4 Berechnung der Beleuchtungsstärke mittels zonalem Lichtstromverfahren

42

1.2.11 Grundbegriffe der Beleuchtungsoptik

44

1.2.11.1Geometrische Optik

45

1.2.11.2Wellenoptik

47

1.2.11.3Nichtabbildende Optik – Beleuchtungsoptik

50

1.3 Grundlagen der Farbmetrik

55

1.3.1 Farbreiz, CIE-Normvalenzsystem, CIE-Normfarbtafel, MACADAM-Ellipsen

55

1.3.2 Farberscheinung, Farbumstimmung, Farbräume, Farbdifferenzformeln

60

1.3.3 Farbwiedergabe, Farbwiedergabeindex und dessen semantische Deutung

65

1.3.4 Zusammenfassung und Ausblick

69

1.4 Physiologische und psychologische Grundlagen

69

1.4.1 Aufbau des Auges

69

1.4.1.1Optische Abbildung

69

1.4.1.2Streulicht im Auge

70

1.4.1.3Retina (Netzhaut)

71

1.4.2 Anpassung des Auges an die visuellen Bedingungen

73

1.4.2.1 Pupillenweite

73

1.4.2.2 Akkommodation

74

1.4.2.3 Adaptation des Auges

74

1.4.2.4 Augenbewegungen

75

1.4.3 Von der Beleuchtung beeinflusste Sehfunktionen

76

1.4.3.1 Kontrastwahrnehmung

76

1.4.3.2 Sehschärfe

82

1.4.3.3 Wahrnehmungsgeschwindigkeit

85

1.4.3.4 Hellempfindung

85

1.4.3.5 Sehfunktionen bei komplizierten Sehobjekt- und Umfeldstrukturen

86

1.4.4 Störgrößen der Beleuchtung

87

1.4.4.1 Physiologische Blendung

88

1.4.4.2 Psychologische Blendung

89

1.4.4.3 Wahrnehmen von Flimmern

90

1.4.4.4 Stroboskopeffekt

91

1.4.5 Nicht-visuelle Wirkungen von Licht

92

1.4.5.1 Anatomische Strukturen der visuellen Bahnen und Hellempfindlichkeit fu?r Tagessehen

92

1.4.5.2Entdeckung der intrinsisch fotosensitiven retinalen Ganglienzellen

93

1.4.5.3 Anatomische Strukturen der nicht-visuellen Bahnen und melanopische Empfindlichkeit

93

1.4.5.4 Melanopische Bewertung von Licht

94

1.4.5.5 Einfluss des Lebensalters auf die nicht-visuellen Wirkungen des Lichtes

96

1.4.5.6 Bedeutung der nicht-visuellen Wirkungen fu?r die Beleuchtungstechnik

97

1.5 Lichttechnische Berechnungen

97

1.5.1 Berechnung der ebenen Beleuchtungsstärke

98

1.5.1.1 Lichtstrommethode

99

1.5.1.2 Lichtstärkemethode

105

1.5.2 Berechnung von Raumbeleuchtungsstärken

116

1.5.2.1 Mittlere räumliche Beleuchtungsstärke (sphärische Beleuchtungsstärke) Es

116

1.5.2.2 Halbsphärische Beleuchtungsstärke Ehs

116

1.5.2.3 Raumbeleuchtungsstärke E0

116

1.5.2.4 Zylindrische Beleuchtungsstärke EZ

117

1.5.2.5 Halbzylindrische Beleuchtungsstärke EhZ

118

1.5.3 Berechnung der Leuchtdichte

119

1.5.3.1 Leuchtdichteberechnung der Raumbegrenzungsflächen im Innenraum

119

1.5.3.2 Leuchtdichte bei der Blendungsberechnung im Innenraum

119

1.5.3.3 Leuchtdichte in der Außenbeleuchtung

120

1.5.3.4 Gegenu?berstellung von Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichteberechnung

121

1.5.3.5 Festlegungen zur Beobachtungsgeometrie

122

1.5.3.6 Ermittlung und Darstellung der Leuchtdichtekoeffizienten

125

1.5.3.7 Kennzeichnung und Klassifizierung des Leuchtdichtequotienten fu?r Straßendeckschichten

127

1.5.3.8 Bestimmung der Leuchtdichtekoeffizienten

132

1.5.3.9 Punktleuchtdichten

132

1.5.3.10 Mittlere Leuchtdichte

133

1.5.3.11 Leuchtdichtegleichmäßigkeit

133

1.5.3.12 Leuchtdichteberechnungen bei Lichtimmissionen

134

1.5.4 Lichtberechnungsprogramme

135

1.5.4.1 Rechenalgorithmen

136

1.5.4.2 Wirkungsgradmethode

137

1.5.4.3 Punkt-zu-Punkt-Verfahren

139

1.5.4.4 Rechengenauigkeiten und Toleranzen

139

1.5.4.5 Darstellung der Berechnungsergebnisse in Innenraumbereich

141

1.5.4.6 Darstellung der Berechnungsergebnisse in Außenraumbereich

143

1.5.4.7 Darstellung der Berechnungsergebnisse bei Flutlichtanlagen

144

1.5.4.8 Darstellung der Berechnungsergebnisse bei Tageslichtberechnungen und Besonnungen

145

1.5.4.9 Raytracing-Verfahren

146

1.5.4.10 Lichtplanungsprogramm Relux Suite und DIALux

147

1.5.4.11 Echtzeit-Lichtsimulationsprogramme

149

1.6 Lichttechnische Messungen

151

1.6.1 Messung fotometrischer Größen

151

1.6.1.1 Grundlagen

151

1.6.1.2Messprinzipien und Geräte

161

1.6.2 Messungen an Lampen und Leuchten

174

1.6.3 Messung an LED-Leuchten

176

1.6.3.1 Grundlegendes

176

1.6.3.2 Einflussgrößen bei der Messung

177

1.6.3.3 Richtlinien fu?r die Messtechnik an LED-Quellen

178

1.6.4 Messunsicherheiten

178

1.6.5 Messung an Beleuchtungsanlagen

182

1.6.5.1 Innenraumbeleuchtung

183

1.6.5.2 Außenbeleuchtung

186

2 Lichtquellen und Zubehör

193

2.1 Lampen

193

2.1.1 Übersicht zur Lichterzeugung

193

2.1.2 Glu?hlampen

195

2.1.3 Halogenglu?hlampen

198

2.1.4 Leuchtstofflampen

200

2.1.4.1 Leuchtstofflampen mit den Durchmessern 38 mm (T12) und 26 mm (T8)

201

2.1.4.2 Leuchtstofflampen mit 16 mm Durchmesser (T5)

204

2.1.4.3 Leuchtstofflampen mit 7 mm Durchmesser (T2)

205

2.1.5 Kompaktleuchtstofflampen

205

2.1.5.1 Kompaktleuchtstofflampen mit Stecksockel

207

2.1.5.2 Kompaktleuchtstofflampen mit Schraubsockel

208

2.1.6 Induktionslampen

209

2.1.7 Natriumdampf-Niederdrucklampen

209

2.1.8 Hochdruck-Entladungslampen

210

2.1.8.1 Quecksilberdampf-Hochdrucklampen

210

2.1.8.2 Natriumdampf-Hochdrucklampen

212

2.1.8.3 Halogen-Metalldampflampen

214

2.1.9 LED-Lampen (Retrofitlampen)

218

2.1.10 Allgemeine Eigenschaften und Kennwerte von Lampen

220

2.1.10.1 Brennstellung

220

2.1.10.2 Lebensdauer

221

2.1.10.3 Farbeigenschaften

224

2.1.10.4 Ausbleichen von Materialien

225

2.1.10.5 Energiebilanz

228

2.1.10.6 Lampenbezeichnungssysteme

228

2.1.11 Richtlinien der EU

230

2.1.11.1 Richtlinien und Verordnungen zum Ökodesign

230

2.1.11.2 Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE)

231

2.1.11.3 Stoffverbotsrichtlinie (RoHS)

232

2.2 Betriebsmittel fu?r Niedervolt-Halogenglu?hlampen

232

2.2.1 Elektromagnetische Transformatoren

232

2.2.2 Elektronische Transformatoren

234

2.3 Betriebsmittel fu?r Entladungslampen

237

2.3.1 Elektromagnetische Vorschaltgeräte

237

2.3.1.1 Aufbau

237

2.3.1.2 Effizienzanforderungen an Vorschaltgeräte fu?r Leuchtstofflampen

240

2.3.2 Starter

241

2.3.3 Elektromagnetische Vorschaltgeräte fu?r die Leistungsreduzierung

242

2.3.4 Zu?ndgeräte

243

2.3.5 Kondensatoren fu?r die Parallelkompensation

244

2.4 Elektronische Vorschaltgeräte

245

2.4.1 Allgemeine Merkmale und Eigenschaften

246

2.4.2 Nicht dimmbare EVGs

247

2.4.2.1 Nicht dimmbare EVGs fu?r Leuchtstofflampen und Kompaktleuchtstofflampen

247

2.4.2.2 Nicht dimmbare EVGs fu?r Hochdruck-Entladungslampen

250

2.4.3 Dimmbare EVGs

251

2.4.3.1 Dimmbare EVGs fu?r Leuchtstofflampen und Kompaktleuchtstofflampen

252

2.4.3.2 Dimmbare EVGs fu?r Hochdruck-Entladungslampen

257

2.4.4 Normen fu?r EVGs

258

2.5 Anorganische und organische Leuchtdioden

258

2.5.1 Physikalisches Prinzip, Bändermodell

258

2.5.2 Farbiges und weißes LED-Licht, Spektren

262

2.5.3 Packaging, thermische Aspekte des LED-Aufbaus [2.28]

266

2.5.4 Elektrisches und thermisches Betriebsverhalten [2.29], [2.30], [2.31], [2.32]

269

2.5.4.1 Erfassung der Änderung der fotometrischen und elektrischen Kenngrößen weißer LEDs

269

2.5.4.2 Erfassung der Änderung der farbmetrischen Kenngrößen weißer LEDs

271

2.5.5 Spektrale und farbmetrische Eigenschaften

274

2.5.5.1 Weiße LEDs von 2 700 K bis 3 000 K

275

2.5.5.2 Weiße LEDs von 4 000 K bis 4 800 K

277

2.5.6 Alterung, Lebensdauer

279

2.5.6.1 Alterungsaufbau und LED-Auswahl

279

2.5.6.2 Datenauswertung und Ergebnisse

279

2.5.6.3 Fehlermechanismen und Analyse

281

2.5.7 Dimmverfahren fu?r anorganische Leuchtdioden und lichttechnische Aspekte [2.34]

283

2.5.8 Physikalische Erzeugungsprinzipien von organischen Leuchtdioden[2.36], [2.37], [2.38]

285

2.5.9 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften von organischen Leuchtdioden

288

2.6 Betriebsmittel fu?r Leuchtdioden

291

2.6.1 Betriebsgeräte

291

2.6.2 Steuergeräte

294

2.7 Lichtsteuerung und Regelung

295

2.7.1 Schnittstellen von Lampen und Leuchten

297

2.7.1.1 Schnittstelle Schalter, Taster, Relais und Schu?tz

297

2.7.1.2 Schnittstelle Dimmer

297

2.7.1.3 Touch-and-Dim-Schnittstelle

299

2.7.1.4 Analoge Schnittstelle 1–10 V und 0–10 V

299

2.7.1.5 Digitale Schnittstelle DSI/DALI

300

2.7.1.6 Digitale Schnittstelle DMX 512

302

2.7.1.7 Digitale Netzwerkschnittstellen

303

2.7.1.8 Digitale Funknetzwerk-Schnittstellen

304

2.7.2 Steuerungssystem und Netzwerke

305

2.7.3 Konzepte fu?r Steuerungen

308

3 Leuchten

310

3.1 Lichttechnische Leuchteneinteilung und -kennziffern [3.29]

310

3.2 Elemente der Lichtlenkung

312

3.2.1 Reflektoren mit spiegelnder Reflexion

314

3.2.2 Reflektoren mit diffuser Reflexion

320

3.2.3 Transmittoren aus klaren Materialien (Refraktoren)

321

3.2.4 Transmittoren mit diffuser Transmission [3.25]

323

3.2.5 Kombinationen von diffusen Reflektoren und Transmittoren

324

3.2.6 Schatter

325

3.2.7 Wellenoptische Elemente der Lichtmodellierung

326

3.3 Leuchtenanforderungen und -prinzipien

327

3.3.1 Leuchtenanforderungen

327

3.3.2 Leuchtenprinzipien

329

3.3.2.1 Innen- und Außenleuchten

329

3.3.2.2 Scheinwerfer

329

3.3.2.3 Konzentratoren

329

3.3.2.4 Projektoren

330

3.3.2.5 Mikroskopbeleuchtung

330

3.3.2.6 Lichtsignale

331

3.4 Mechanische und elektrische Ausfu?hrung von Leuchten

333

3.4.1 Schutzklassen

333

3.4.2 Schutzarten

333

3.4.3 Brandschutzkennzeichnung an Leuchten

334

3.4.4 Kennzeichnung der elektromagnetischen Verträglichkeit an Leuchten

336

3.4.5 Weitere Kennzeichnungen an Leuchten

336

3.4.6 Leuchtenausfu?hrungen

336

3.4.6.1 Leuchten fu?r den Innenraum

336

3.4.6.2 Leuchten fu?r den Außenraum

348

3.5 LED-Leuchten

356

3.5.1 Allgemeine Struktur von LED-Leuchten

356

3.5.2 Lichtverteilungssysteme

357

3.5.2.1 Charakteristik von LED-Lichtquellen

357

3.5.2.2 Reflektoren

357

3.5.2.3 Linsenoptik

357

3.5.2.4 Hybridoptik

358

3.5.2.5 Diffusoren

358

3.5.3 Absolutfotometrie von LED-Leuchten

358

3.5.4 LED-Leuchten-Lebensdauer

359

3.5.5 Thermomanagement

361

3.5.5.1Wärmeu?bertragung

362

3.5.5.2 Wärmepfad durch eine LED-Leuchte

365

3.5.6 Leuchten fu?r LED-Retrofitlampen

368

3.5.7 LED-Leuchten in der Praxis

369

4 Beleuchtung mit Tageslicht

371

4.1 Allgemeine Gesichtspunkte

371

4.2 Meteorologische Grundlagen

371

4.3 Anforderungen an Fenster aus psychologischer Sicht

381

4.4 Anforderungen an die funktionelle Beleuchtung mit Tageslicht

382

4.5 Tageslichttechnische Begriffe

382

4.6 Tageslichttechnische Grundlagen

385

4.7 Berechnung

387

4.7.1 Berechnung des Tageslichtquotienten D bei seitlicher Fensteranordnung

387

4.7.2 Berechnung des mittleren Tageslichtquotienten DOLbei Räumen mit Oberlicht

390

4.8 Tageslichtlenksysteme

392

4.9 Anmerkungen zur Tageslichtplanung

395

4.10 Kombination von Tageslichtbeleuchtung und Beleuchtungmit ku?nstlichem Licht

396

5 Beleuchtungsanlagen im Innenraum

399

5.1 Anforderungen, Kriterien und Kenngrößen

399

5.1.1 Anforderungen an die Beleuchtungsanlage

400

5.1.2 Kriterien der Beleuchtung

400

5.1.3 Kenngrößen

401

5.1.3.1 Beleuchtungsstärke

401

5.1.3.2 Leuchtdichte

402

5.1.3.3 Blendung

402

5.1.3.4 Farbe

403

5.1.3.5 Lichtrichtung und Schattigkeit

404

5.1.3.6 Flimmern

404

5.1.3.7 Kontrastwiedergabefaktor

405

5.2 Richtlinien

405

5.2.1 Arbeitsplätze Innenraum

406

5.2.2 Not- und Sicherheitsbeleuchtung

406

5.3 Kombination von Tageslichtbeleuchtung und Beleuchtungmit ku?nstlichem Licht

407

5.4 Planung

408

5.4.1 Planungsablauf

408

5.4.2 Beleuchtungskonzepte

410

5.4.3 Beleuchtungsarten

411

5.4.3.1 Direktbeleuchtung

411

5.4.3.2 Direkt-Indirektbeleuchtung

411

5.4.3.3 Indirekte Allgemeinbeleuchtung

412

5.4.3.4 Weitere Beleuchtungskonzepte

413

5.4.4 Lichtberechnungsmethoden

413

5.4.4.1 Radiosity Algorithmus

413

5.4.4.2 Backward Raytracing

415

5.5 Wirtschaftlichkeit, Umwelt, Energieeffizienz

417

5.5.1 Wirtschaftlichkeit von Beleuchtungsanlagen

417

5.5.1.1 Simple-Payback-Methode

418

5.5.1.2 Life-Cycle-Cost-Methode

418

5.5.1.3 Berechnungsbeispiel

419

5.5.2 Umweltverträglichkeit von Beleuchtungsanlagen

420

5.5.3 Energieeffizienz von Beleuchtungsanlagen

421

5.6 Weitere Gebiete

422

5.6.1 Dynamische Beleuchtung

422

5.6.2 Wahrnehmungsbasierte Planung

423

6 Beleuchtungssysteme im Außenraum

425

6.1 Anforderungen, Gu?temerkmale und Kenngrößen

425

6.1.1 Gu?temerkmale

425

6.1.1.1 Leuchtdichte L

425

6.1.1.2 Visibility Level

427

6.1.1.3 Beleuchtungsstärke

428

6.1.1.4 Gleichmäßigkeit

429

6.1.1.5 Randbeleuchtungsstärkeverhältnis EIR

430

6.1.1.6 Blendung TI, G, D, GR, RG

430

6.1.2 Begriffe und Definitionen

433

6.1.3 Normen und Richtlinien

434

6.1.3.1 Straßenbeleuchtung

434

6.1.3.2 Tunnelbeleuchtung

435

6.1.3.3 Arbeitsplätze im Außenraum

435

6.1.3.4 Nicht u?berdachte Sportstätten

435

6.1.3.5 Architekturbeleuchtung

436

6.2 Planung

436

6.2.1 Planungsablauf

436

6.2.2 Allgemeines zur Lichtplanung

437

6.2.2.1 Wirkungsgradverfahren zur Lichtstromermittlung

437

6.2.2.2 Fahrbahnbelag

437

6.2.2.3 Optische Fu?hrung

438

6.2.2.4 Lichtgestaltung und Modellierung

438

6.2.3 Straßenbeleuchtung

439

6.2.3.1 Auswahl der Beleuchtungsklassen

440

6.2.3.2 M-Klassen

440

6.2.3.3 P-Klassen

441

6.2.3.4 C-Klassen

441

6.2.3.5 Fußgängeru?berwege und Fußgängerquerungshilfen

441

6.2.4 Tunnelbeleuchtung

443

6.2.4.1 Kurze Tunnel und Unterfu?hrungen

443

6.2.4.2 Lange Tunnel

444

6.2.5 Arbeitsplätze im Außenraum

446

6.2.5.1 Besonderheiten

446

6.2.5.2 Beleuchtung von Werksstraßen

447

6.2.5.3 Beleuchtung von Lagerplätzen

447

6.2.5.4 Beleuchtung von Parkplätzen

448

6.2.6 Nicht u?berdachte Sportstätten

448

6.2.6.1 Fußballplätze

450

6.2.6.2 Tennisplätze

450

6.2.7 Architekturbeleuchtung

451

6.2.7.1 Anstrahlungen

451

6.2.7.2 Masterplan

452

6.3 Nachhaltige Beleuchtung

452

7 Anhang

454

7.1 Anhang Formelzeichen

454

7.2 Messprotoll Beispiel

458

7.3 Lichtströme von Lichtquellen

460

7.4 DMX-Adressen und -Anschluss

461

7.5 Kabelhinweis

463

Literatur

465

Bildquellen

482

Autoren

485

Register

488