LED-Beleuchtung von Innenräumen

Werner WinklerHTL Wien 10

Technischer und ästhetischer Zugang:

?

Technischer undästhetischer Zugang:

Energiesparlampen sind wohl nicht die Zukunft

Ist die LED die Zukunft?

Einschätzung der Firma Trilux

Entwicklungspotential verschiedener Leuchtmittel

Aus der Sicht der Firma Osram:

Die Glühbirne ?

Die Halogenlampe?

Die Leuchtstoffröhre?

Weiße LEDs ?

Eine Leuchtdiode kann selbst kein weißes Licht erzeugen Aber es gibt LEDs von IR bis UV

Erzeugung von weißem Licht durch Farbmischung Aber wie ist Weiß definiert?

Weiß vom Plankschen Strahler

Sonnenlicht wird als weiß empfunden Das Spektrum ist durch die Temperatur

definiert (ca. 5600 K) Kältere thermische Quellen erzeugen

gelb-rötliches Licht (Glühbirne 2700 K) Heißere Quellen (Sterne) erzeugen

bläulicheres Licht

Beispiele verschiedener Farbtemperaturen

CIE Farbschema PrimärvalenzenCIE-Farbe Kürzel WellenlängeSpektral-Rot R 700,0 nmSpektral-Grün G 546,1 nmSpektral-Blau B 435,8 nm

F=r R+ g G+ b B

Vektorielle Addition im Farbraum mit den Vektoren R G B-> Umrechnung in ein XYZ-System, wobei Y die

Leuchtdichte ist,X und Z bestimmen die Farbart -> mit x,y dargestelltErgibt das Yxy - Schema

Normfarbtafel nach CIE

Alle wahrnehmbaren Farben liegen innerhalb der „Schuhsohle“

Die reintönigen Farben liegen am Rand, die Mitte ist „unbunt“

„Farbige Schuhsohle“

Derzeit immer noch üblich

Nachteil: die geometrischen Abstände entsprechen nicht den wahrgenommenen Farbabweichungen

Der Color Rendering Index CRI

Problem: Als weiß empfundenes Licht unterschiedlicher

spektraler Zusammensetzung als Beleuchtung führt zu unterschiedlicher Farbwahrnehmung von Objekten (passive Farben).

CIE hat 14 Referenzfarben (R1 bis R14) definiert, häufig angegeben:

CRI-Wert von 100: gleiche Farbwiedergabe wie Referenzlichtquelle

Augenempfindlichkeit

Verschiedene Farben werden unterschiedlich stark wahrgenommen

Rot: bei Tageslicht mit Farbwahrnehmung

Blau: Nachtsehen (s/w)

Maximale Empfindlichkeit wandert um 50 nm Richtung Blau

Effizienz unterschiedlicher Farben

Die Lichtstärke und der Lichtstrom ist für die maximale Augenempfindlichkeit definiert (555 nm).

Andere Farben(LED) schneiden daher schlecht ab.

Beispiele zur Effizienz

Theoretische Maximalwerte

Fotometrische Größe: cd

Fotometrische Größe: lm

Fotometrische Größe: lx

Fotometrische Größe: cd/m²

Fotometrische Größen - Tabelle

Weißes Licht mit RGB-LEDs

Weiß durch RGB+Amber

Farbkonvertierung mit Phosphor

Ein Teil der blauen Strahlung wird mit Phosphor in andere Spektralanteile konvertiert

Konvertierungsstoffe

Warmweiße LEDs

Pi-LED von Lumitech

Aufbau von LED-Beleuchtungskörper

LED Chip Für Innenräume unbedingt warmweiße

LEDs Kühlkörper

Auch als Reflektor einsetzbar Vorschaltgerät (Stromquelle) Optik (Lichtleiter, Streuscheibe…)

LED (Citizen)

Spektrum warmweiße LED (Citizen)

Lichtverteilung

Ohne Optik: Lambert-Strahler

Sicherheitsaspekt

Zuordnung von Risikogruppen

Aspekte der Kühlung

Geringe Temperaturdifferenzen LED max 85°, Umgebung bis zu 35°

Trotz geringer Leistung große Kühlflächen notwendig

Abstrahlung im tiefen Infrarot

Emission von Oberflächen

LED-Lebensdauer

Lebensdauer 30k -50k Stunden: Abfall des Lichtstromes auf 70% Chip-Temperatur unter 85°C Totalausfall sehr selten

Fixmontage besser als Retrofit

LED - Modul

Modul Beispiele

LED –Module für Leuchtenhersteller

Beispiel Außenleuchten

Anforderungen an LED-Treiber

Elektrische Sicherheit EMV Lebensdauer (Elko!) Stromoberwellen

EN61000-2-3

Problem EN 61000-2-3

Für Lampen >25 W gilt Kat C Oberwellenströme werden

relativ bewertet 3. Harmonische besonders

kritisch Für Lampen <25W gilt Kat D

Absolutwerte sind relativ leicht einzuhalten

Gleichrichter-Kondensator Netzteil:

Vally-Fill Methode