Fördergemeinschaft Gutes Licht

Beleuchtungsqualität mit Elektronik 12

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Inhalt

Beleuchtungsqualität 2

Klassische Gütemerkmale 4

Tageslicht nutzen 8

Lichtmanagement 10

Steuern 11

Regeln 12

Sparen mit Beleuchtungselektronik 14

Elektronische Betriebsgeräte 16

Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen 18

Elektronische Vorschalt-geräte für andere Entladungslampen 20

Transformatoren 21

Lampen 22

Leuchten 26

Bildnachweis/Literatur 27

Impressum 28

Informationen von der Fördergemeinschaft Gutes Licht 29

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1Fördergemeinschaft Gutes Licht

Bedarfsgerecht und gut. Licht für Menschen.Das Ergebnis von Elektronik in der Beleuchtungstechnik.

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65

• Lichtfarbe und Farbwie-dergabe der Lampen.

Als weitere „Hauptmerkma-le“ für das Lichtklima nenntDIN EN 12464 „Beleuch-tung von Arbeitsstätten in

Innenräumen“ außerdem • kein Flimmern und• die Einbeziehung von

Tageslicht.

Sehkomfort, Sehleistung,SicherheitAnders als alte Normen fo-kussiert zum Beispiel DINEN 12464 nicht mehr allei-ne auf die Sehleistung. Anerster Stelle der Beleuch-tungsziele steht vielmehrder

• Sehkomfort.Er soll den arbeitendenMenschen Wohlbefindenvermitteln und damit zurLeistungssteigerung bei-tragen.

Zweites gleichwertiges Zielist die

• Sehleistung.Sie soll es ermöglichen,Sehaufgaben auch unterschwierigen Umständenund über längere Zeit er-bringen zu können.

Beleuchtungsqualitätnach neuen NormenIm Rahmen der europä-ischen Harmonisierungwerden neue Normenentwickelt, die nationaleStandards ablösen. Vordem Hintergrund der not-wendigen Überarbeitungund Neuformulierung derAnforderungen diskutierte(und diskutiert) die Fach-welt einen neuen, erweiter-ten Qualitätsbegriff.

Der erweiterte QualitätsbegriffDass sich Beleuchtungs-qualität an der Einhaltungbestimmter Gütemerkmale

festmachen lässt, hat sichbewährt. Zur Beleuchtungs-qualität gehören deshalbnach wie vor die klassi-schen Gütemerkmale: • Beleuchtungsstärke,• Leuchtdichteverteilung

(Helligkeitsverteilung),• Begrenzung der Blen-

dung (Direkt- und Reflex-blendung),

• Lichtrichtung und Schat-tigkeit,

Als drittes Ziel formuliertdie europäische Norm die

• Sicherheit.Aus lichttechnischer Sichtsind die Anforderungenan die Sicherheit (siche-res Erkennen) am Ar-beitsplatz gegeben, wenndie Vorgaben für Seh-komfort und Sehleistungerfüllt sind. Außerdemgelten in Deutschland diestaatlichen und berufsge-nossenschaftlichen Vor-schriften, Richtlinien undRegeln für den Arbeits-schutz wie zum Beispieldie Arbeitsstättenricht-linien (ASR).

Nutzerorientiert und be-darfsgerechtDie Vorgaben von DIN EN12464 gelten für den Be-reich der Sehaufgabe undseine unmittelbare Umge-bung, erlauben also zonier-te Beleuchtung. Dies ist einwichtiger Schritt der Nor-mung hin zu nutzerorien-tierter Beleuchtung mit be-darfsgerechten Einstell-möglichkeiten.

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Beleuchtungsqualität

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8 9

Auch die Forderung nachFlexibilität von Beleuch-tungsanlagen und einzel-ner Leuchten zählt zu die-ser Erweiterung des Qua-litätsbegriffs: Jeder Einzelnesoll sich das Licht am Ar-beitsplatz weit gehendnach seinen individuellenBedürfnissen einrichtenkönnen.

TageslichtnutzungEin weiterer neuer Aspektist die forcierte Einbezie-hung des Tageslichts in einBeleuchtungskonzept. Dieauch unter energetischenAspekten sinnvolle Nutzungdes Tageslichts zur Innen-

raumbeleuchtung findetbreite Anerkennung.

Umstritten ist, ob es unbe-dingt die nach dem Standder Technik größtmöglicheMenge Tageslicht sein soll-te: Befürworter verweisenauf den Einfluss des Ta-geslichts und seiner Dyna-mik auf den biologischenRhythmus (circadianerRhythmus).

Energieeffiziente LichterzeugungZur Qualität einer Beleuch-tungsanlage gehört schließ-lich deren Wirtschaftlichkeit.Unter der Vorgabe, „keinenKompromiss zu Lasten derlichttechnischen Gütemerk-male … einzugehen, nurum den Energieverbrauchzu senken“ (DIN EN 12464,Ziffer 4.9), soll das künstli-che Licht möglichst ener-gieeffizient erzeugt werden.

Zur Wirtschaftlichkeit einerBeleuchtungsanlage zählendie Energieeinsparungdurch hohe Lichtausbeuteder Lampen bzw. hohe Sys-temlichtausbeute von Vor-schaltgerät und Lampe so-wie Leuchten mit gutem Be-leuchtungswirkungsgrad,die lange Lebensdauer vonLampen, Betriebsgerätenund Leuchten, die Monta-ge- und Wartungsfreund-lichkeit.

Qualität und Beleuch-tungselektronikVerstärkte Bedarfsorientie-rung, Individualisierung derBeleuchtung, Flexibilität

und auch Dynamik, Tages-lichtnutzung und Wirtschaft-lichkeit der Lichterzeugungsetzen entsprechendeTechnik voraus: Beleuch-tungselektronik.

Heute stehen „intelligente“und energieeffiziente Be-triebs- und Steuergerätezur Verfügung, die Lichtma-nagement und damit bes-sere Beleuchtungsqualitätermöglichen – Qualität, mitder das Licht seiner ergo-nomischen Funktion amArbeitsplatz wie seiner ge-sundheitserhaltenden Wir-kung gerecht wird.

3Fördergemeinschaft Gutes Licht

DIN 5035 und DIN EN 12464Die bisherige zentrale lichttech-nische Norm DIN 5035 „Beleuch-tung mit künstlichem Licht“ basiertwesentlich auf Untersuchungen derphysikalischen Optik zur Sehleis-tung und auf arbeitswissenschaft-lichen Erkenntnissen aus über50 Jahren. Diese nationale Normschreibt Mindestwerte vor, ohnezu differenzieren; sie bezieht sichimmer auf gesamte Räume.

Die neue europäische Norm DINEN 12464 „Richtwerte für Arbeits-stätten in Innenräumen und imFreien“ dagegen gilt für Bereicheder Sehaufgabe und deren unmit-telbare Umgebung. Sie ermöglichtmehr bedarfsorientiertes Licht.

DIN EN 12464 „Licht und Beleuch-tung“ Teil 1 „Beleuchtung von Ar-beitsstätten in Innenräumen“ er-setzt seit März 2003 einige Inhaltevon DIN 5035 Teile 1, 2, 3 und 4.

Angenehmes Lichtklima undbedarfsgerechte

Beleuchtung für dasWohlbefinden.

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BeleuchtungsstärkeDie Beleuchtungsstärke hatgroßen Einfluss darauf, wieschnell, wie sicher und wieleicht die Sehaufgabe er-fasst und ausgeführt wird.Sie ist – zusammen mit derLeuchtdichteverteilung –also wichtig für die Sehleis-tung.

Die Beleuchtungsstärke(Kurzzeichen: E) gibt in derMaßeinheit Lux (lx) denLichtstrom (siehe Seite 6)an, der von einer Lichtquel-le auf eine bestimmte Flä-che trifft: Sie beträgt 1 Lux,wenn der Lichtstrom von1 Lumen 1 Quadratmeter

Fläche gleichmäßig aus-leuchtet. Bei gleicher Be-leuchtungsstärke erscheintein weißer Raum heller alsein dunkler (siehe dazu„Reflexionsgrad“, Seite 6).

Gemessen wird auf hori-zontalen und vertikalen Flä-chen. Als Bewertungsgrößefür das gute Erkennen verti-kaler Flächen und Gegen-stände im Raum, insbeson-dere von Gesichtern, wirddie zylindrische Beleuch-

tungsstärke (siehe Abb. 13)verwendet.

Die gleichmäßige Verteilungder Helligkeit erleichtert dieSehaufgabe. Die Gleichmä-ßigkeit der Beleuchtungs-stärke wird auf eine Flächebezogen berechnet als dasVerhältnis der kleinsten zurmittleren Beleuchtungsstär-ke.

Mindestens einzuhaltendemittlere Beleuchtungsstär-ken geben die Normen vor,

beispielsweise 500 Lux fürBüroarbeit, 300 Lux für gro-be Maschinenarbeiten und500 Lux für feine Maschi-nenarbeiten in der Metall-bearbeitung. Die Beleuch-tungsstärken in der unmit-telbaren Umgebung dürfencirca ein Drittel niedrigersein; auch diese Werte sindnormiert.

Natürlich darf die Beleuch-tungsstärke höher sein alsnormiert. Denn der Mensch

ist ein Tageslicht-Wesen:100.000 Lux in der Som-mersonne und 20.000 Luxan bewölkten Tagen sindsein eigentlicher Bedarf.

LeuchtdichteverteilungDie Leuchtdichteverteilungim Gesichtsfeld (Helligkeits-verteilung) beeinflusst Seh-leistung und Sehkomfort.Die Leuchtdichte (Kurzzei-chen: L) als Maß für denHelligkeitseindruck, dendas Auge von einer leuch-tenden oder beleuchteten

4

Fläche hat, wird gemessenin Candela pro Flächenein-heit (cd/m2, cd/cm2). DerReflexionsgrad von Ober-flächen und die auftreffen-de Beleuchtungsstärkebestimmt deren Leucht-dichte.

Die Sehleistung hängt we-sentlich von Leuchtdichte-verteilung im Gesichtsfeldab, weil diese den Adapta-tionszustand der Augenbestimmt. Mit steigenderAdaptationsleuchtdichteerhöhen sich Sehschärfe,Kontrastempfindlichkeitund Leistungsfähigkeit derAugenfunktionen (Pupillen-veränderung, Augenbewe-gung usw.).

Den Sehkomfort stören• zu niedrige Leuchtdichten

und zu niedrige Leucht-dichteunterschiede, weilsie eine unattraktive undwenig anregende Licht-atmosphäre erzeugen,

Klassische Gütemerkmale

100 P (%)

80

60

40

20

100 300 500 700 900E (lx)

3,0 S

100 300 500 700 900E (lx)

2,5

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1,5

1,0

0,5

3,0 S

10 30 50 70 90Alter (a)

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

+ 90°

- 90°

Ev

Horizontal (Eh)

Verti

kal (

Ev)

gesehene Fläche

Lichtstärke

Leuchtfläche

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15 16 17

18

Abb. 13: Die zylindrische Beleuch-tungsstärke ist der Mittelwert der verti-kalen Beleuchtungsstärke (Ev) auf der Oberfläche eines Zylinders.

Abb. 12: Die Beleuchtungsstärke (E) wird auf horizontalen (Eh) und vertikalen(Ev) Flächen gemessen.

Abb. 15: Einfluss der Beleuch-tungsstärke E auf die relativeSehleistung P für einfache(obere Kurve) und schwierige(untere) Sehaufgaben

Abb. 16: Einfluss der Beleuch-tungsstärke E auf die SehschärfeS bei Normalsichtigen

Abb. 17: Sehschärfe S inAbhängigkeit vom Lebensalter(Durchschnittswerte)

Abb. 18 bis 21: Reflexblen-dung auf dem Bildschirm (18)oder auf glänzenden Oberflä-chen (20) vermindert den Seh-komfort und setzt die Sehleis-tung herab.

Abb. 14: Der Helligkeitseindruck, dendas Auge von einer leuchtenden oderbeleuchteten Fläche hat, wird als Leucht-dichte bezeichnet.

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13

20

• zu hohe Leuchtdichteun-terschiede, weil die da-raus resultierende stän-dige Umadaptation er-müdet,

• zu hohe Leuchtdichten,weil sie Blendung verur-sachen können.

und setzen die Sehleistung(physiologische Blendung)herab.

Vor direkter Blendungschützt die Abschirmungvon Lampen und die Ab-dunkelung von Fenstern.Direktblendung wird nachdem UGR-Verfahren (Uni-fied Glare Rating) bewertet;Normen nennen Mindest-werte für den Blendschutz.Entsprechend ausgerichte-tes Licht, matte Oberflächen

im Raum und die Leucht-dichtebegrenzung derLeuchten beugen Reflex-blendung vor.

Wenn die Grenzen der psy-chologischen Blendungeingehalten werden, tritt inder Regel auch keine nen-nenswerte physiologischeBlendung auf.

Begrenzung der BlendungBlendung kann direkt vonLeuchten oder anderen Flä-chen mit zu hoher Leucht-dichte – auch Fenstern –ausgehen (Direktblendung).Oder sie wird von Reflexenverursacht, die durch Spie-gelung auf glänzendenOberflächen entstehen(Reflexblendung). Direkt-wie Reflexblendung ver-mindern den Sehkomfort(psychologische Blendung)

5Fördergemeinschaft Gutes Licht

LE

XIK

ONAdaptation

Die Anpassung der Au-gen an unterschiedlicheHelligkeiten übernehmenSinnesrezeptoren auf derNetzhaut bei gleichzeiti-ger Veränderung der Pu-pillenöffnung. Der Adap-tationsverlauf (Adaptati-onszeit) wird bestimmtvon den Leuchtdichtenam Beginn und Ende derHelligkeitsveränderung.Die Anpassung von Dun-kel nach Hell beträgt nurSekunden, die Dunkel-adaptation dauert Minu-ten.

Der jeweilige Adaptati-onszustand bestimmt dieSehleistung: Je mehrLicht zur Verfügung steht,umso schneller kann feh-lerlose Sehleistung er-bracht werden. Sehstö-rungen treten auf, wennzu große Helligkeitsunter-schiede in zu kurzer Zeitverarbeitet werden müs-sen.

LampeOhne Lampe kein Licht:„Lampe“ bezeichnet dietechnische Ausführungeiner künstlichen Licht-quelle: Glühlampe,Leuchtstofflampe usw.

LeuchteDer gesamte Beleuch-tungskörper inklusive al-ler für Befestigung undBetrieb der Lampe not-wendigen Komponentenist die „Leuchte“. DieLeuchte schützt die Lam-pe, verteilt und lenkt de-ren Licht, verhindert, dasses blendet.

Abb. 23: Direktblendung wird nach dem UGR-Verfahren bewertet;es berücksichtigt alle Leuchten, die einen Blendeindruck erzeugenkönnten, sowie die Helligkeit von Decke und Wänden.

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Lichtrichtung und SchattigkeitForm und Oberflächen imRaum sollen deutlich (Seh-leistung) und auf angeneh-me Weise (Sehkomfort) er-kennbar sein. Das erfordertausgewogene Schatten mitweichen Rändern. Beein-flusst wird die Schattenbil-dung von der Lichtrichtung,die wiederum bestimmt

wird von der Verteilung derLeuchten und ihrer Anord-nung im Raum.

Stark gerichtetes Licht führtzu tiefen Schatten mit har-ten Rändern. Ebenso unan-genehm wirkt Schattenar-mut, erzeugt von sehr diffu-ser Beleuchtung. DIN EN

12464 bezeichnet die rich-tige Schattenwirkung als„Modelling“ – als Ausgewo-genheit zwischen gerichte-ter und diffuser Beleuch-tung.

Bei anspruchsvollen Seh-aufgaben, zum Beispiel derUmgang mit Kleinteilenoder Lesen, verbessert ge-richtetes Licht die Sehleis-

tung erheblich. Es kann alszusätzliche Beleuchtungeingesetzt werden, wenndadurch erzeugte Schattendie Sehaufgabe nichtstören.

Lichtfarbe Die Lichtfarbe einer Lampebeschreibt die Eigenfarbe

Er gibt an, wie natürlichFarben wiedergegebenwerden. Die Farbwiederga-be-Eigenschaft der Lampenhat Auswirkungen auf Seh-leistung und Sehkomfort.

Der Farbwiedergabe-Indexist von häufig vorkommen-den Testfarben abgeleitet.Ra = 100 steht für den bes-ten Wert; je niedriger derIndex, umso schlechtersind die Farbwiedergabe-eigenschaften. In Innenräu-men sollte der Farbwieder-gabe-Index Ra = 80 nichtunterschritten werden.

des abgestrahlten Lichts.Sie wird bestimmt vonder Farbtemperatur inKelvin (K):

warmweiß (ww) < 3.300 K neutralweiß (nw)

3.300 K bis 5.300 Ktageslichtweiß (tw) > 5.300 K

Das Licht von Lampen glei-cher Lichtfarbe kann unter-schiedliche Farbwiederga-beeigenschaften haben(siehe Abb. 24).

Die Lichtfarben beeinflus-sen die Raumatmosphäreund damit den Sehkomfort:Warmweißes Licht wird alsgemütlich und behaglichempfunden, neutralweißesLicht erzeugt eine ehersachliche Stimmung. Ta-geslichtweißes Licht eignetsich für Innenräume erst abeiner Beleuchtungsstärkevon 1.000 Lux, darunterwirkt die Atmosphäre fahlund langweilig.

FarbwiedergabeDie Farbwiedergabe einerLampe kennzeichnet diefarbliche Wirkung, die ihrLicht auf farbigen Gegen-ständen hervorruft. Sie wirdmit dem Index Ra bewertet.

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Klassische Gütemerkmale

LE

XIK

ON

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6

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1 de Luxe-Leuchtstofflampen, Tageslicht 7 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Tageslicht2 Halogen-Metalldampflampen 8 Halogen-Metalldampflampen3 de Luxe-Leuchtstofflampen, Weiß 9 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Weiß4 de Luxe-Leuchtstofflampen, Warmton 10 Kompaktleuchtstofflampen, Weiß5 Halogen-Glühlampen 11 Halogen-Metalldampflampen6 Glühlampen 12 Dreibanden-Leuchtstofflampen, Warmton

tw tageslichtweiß

nw neutralweiß

ww warmweiß

Ähnlichste Farbtemperatur TCPEine Lampe hat die gleiche Farbe wie ein schwarzer Körper,der auf diese Temperatur erhitzt ist.

Farbwiedergabe-Index Ra

13 Kompaktleuchtstofflampen, Warmton 19 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra ≥ 60) 14 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra ≥ 80) 20 Quecksilberdampf-Hochdrucklampen15 Halogen-Metalldampflampen 21 Standard-Leuchtstofflampen, Warmton16 Leuchtstofflampen, Universalweiß 25 22 Natriumdampf-Hochdruckl. (Ra ≥ 20)17 Standard-Leuchtstofflampen, Weiß18 Halogen-Metalldampflampen

6000 °C

5000 °C

4000 °C

3000 °C

2000 °C

1000 °C

0 °C -273 °C

5300 K

3300 K

1000 K

0 K

Celsius Kelvin

100 90 80 70 60 40 20

Lichtfarben und allgemeiner Farbwiedergabe-Index von Lampen

Lichtstrom Der Lichtstrom Φ ist dieLichtleistung einer Lam-pe. Er beschreibt die vonder Lichtquelle in alleRichtungen abstrahlendeLeistung im sichtbarenBereich und wird in Lu-men (lm) gemessen.

ReflexionsgradDer Reflexionsgrad be-sagt, wie viel Prozent desauf eine Fläche fallendenLichtstroms reflektiert wer-den. Helle Flächen habeneinen hohen, dunkle Flä-chen einen niedrigen Re-flexionsgrad. Das bedeu-tet: Je dunkler ein Raumausgestattet ist, umsomehr Licht wird für dengleichen Helligkeitsein-druck benötigt.

SehaufgabeDie Sehaufgabe wird be-stimmt von den Hell-/Dun-kel- und Farbkontrastensowie der Größe vonDetails. Je schwierigerdie Sehaufgabe ist, destohöher muss das Beleuch-tungsniveau sein.

SehleistungDie Sehleistung wird vonder Sehschärfe der Au-gen und ihrer Unter-schiedsempfindlichkeitfür Hell- und Dunkelse-hen bestimmt.

Abb. 25 bis 30: Gerichtetes Licht (25, 26) führt zu ausgeprägten Schatten, diffusesLicht (27, 28) zu Schattenlosigkeit. Licht mit gerichteten und diffusen Anteilen (29,30) dagegen erzeugt weich verlaufende Schatten, macht Formen undOberflächenstrukturen deutlich erkennbar.

24

25 27 29

26 28 30

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Licht beeinflusst körperli-che, geistige und seelischeVorgänge. Der Tag-/Nacht-rhythmus und das Tages-licht mit seiner Dynamikbestimmen maßgeblich dasLeben. So ist es nicht ver-

wunderlich, dass Tageslichtin Innenräumen als ange-nehm empfunden wird unddas Wohlbefinden steigert.

Die Mindestanforderung anGebäude sind ausreichendFensterflächen, die denBlick nach draußen erlau-ben und so wenigstensTageslichtbezug herstellen.Viel effektiver zu nutzensind die Vorteile des Tages-

lichts jedoch, wenn es ge-zielt in Innenräume gelenktund dort verteilt wird.

Hierfür wurden Tageslicht-systeme (auch: Tageslicht-lenksysteme) entwickelt. Sie

heben die Nachteile desunkontrollierten Tageslicht-einfalls – ungleichmäßigeVerteilung der Beleuch-tungsstärke, Lichtmangel inder Raumtiefe – auf undwirken bei Sonnenscheinals Blendschutz sowie alsWärmeregulierung. Ein wei-terer wichtiger Vorteil vonTageslichtsystemen sinddie Energie- und Kosten-einsparung, wenn Tages-

licht die künstliche Be-leuchtung ganz oder teil-weise ersetzt.

Optimierung der Tages-lichtnutzungMit Verweis auf die Richtli-nie VDI 6011 „Optimierungvon Tageslichtnutzung undkünstlicher Beleuchtung“des Vereins Deutscher In-genieure (VDI) e.V. formu-liert die Fördergemein-

schaft innovative Tages-lichtnutzung (FiTLicht)grundsätzliche Anforderun-gen an Tageslichtsysteme(siehe auch www.fitlicht.de):

• Lichtlenkung zur Aus-leuchtung der Raumtiefe,Schaffung visueller Be-haglichkeit, Verbesserungder Gleichmäßigkeit derLeuchtdichteverteilung imRaum,

• Blendschutz zur Leucht-dichtebegrenzung, insbe-sondere bei Bildschirm-arbeitsplätzen,

• Transparenz des Systemszur Aufrechterhaltung der

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Tageslicht nutzen

Bild 39: Gebäudefassademit Prismenplatten

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Außenverbindung (Sicht-kontakt), möglichst ge-ringe Farbveränderungdes Tageslichts,

• Hitzeschutz im Sommer,• Reduzierung der Wärme-

verluste im Winter,• Anpassungsfähigkeit

durch Regelmöglichkei-ten und Schnittstellen zurGebäudeautomation oderSelbstregelung.

Dieser Anforderungskatalogverdeutlicht: Die Tageslicht-nutzung bildet einen Quer-schnitt aus den DisziplinenLichttechnik, Elektrotechnikund Elektronik, Optik, Tech-nische Gebäudeausrüs-tung, Bau- und Fassaden-komponenten sowie derArchitektur.

Innovative Tageslicht-systemeLichtlenkende Elemente inTageslichtsystemen sindSpiegel, Prismen oder Ho-logramme. Sie ändern dieRichtung des diffusen Ta-geslichts und/oder der di-rekten Sonneneinstrahlungund lenken das natürlicheLicht in die Tiefe des Rau-mes. Gleichzeitig wirken sieals Blendschutz.

Innovative Tageslichtsyste-me gibt es in verschiede-nen Ausführungen als be-wegliche oder stationäreSysteme. Eingebaut wer-den sie auf der Innen- oderAußenseite von Fassaden,integriert in die Fassadeoder in Dachflächen. DieMöglichkeiten der Lichtlen-kung reichen von Jalousienund Lamellen bis zu Pris-

mensystemen und hologra-fisch-optischen Elementen.Darüber hinaus kann dasTageslicht mit zusätzlichenBauelementen innerhalb ei-nes Raumes weitergeleitetwerden, zum Beispiel überreflektierende Decken.

Eine besondere Form derTageslichtnutzung ist derTransport von Tageslichtüber längere Strecken:Lichtrohre (Light-Pipes)oder Glasfasern könnendas von Heliostaten einge-fangene Sonnenlicht weitins Gebäudeinnere trans-portieren.

9Fördergemeinschaft Gutes Licht

Tageslichtabhängig regelnMit Tageslicht lässt sich kein aus-reichendes Beleuchtungsniveauaufrechterhalten, weil es Schwan-kungen unterliegt. KünstlichesLicht ist deshalb auch tagsüberunverzichtbar. Bewährt haben sichso genannte tageslichtabhängigeRegelungen (siehe Seite 12): Siedimmen die Beleuchtung in Ab-hängigkeit vom Anteil des Tages-lichts, schalten sie bei viel Tages-licht teilweise oder ganz ab. Dasspart im Vergleich zu ungeregel-ten Standard-Beleuchtungsan-lagen über 70 Prozent Energie-kosten.

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JF

MA

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Abb. 43: Tageslicht variiert in Abhängigkeitvon geografischer Lage, Wetter, Jahres- undTageszeit, Verbauung sowie dem Einsatz vonBlendschutzmaßnahmen. Doch die in Mittel-europa durchschnittlich verfügbare Tages-lichtmenge ist immer relativ hoch. Die Abbil-dung zeigt die potenziellen Tageslichtbei-träge von Januar bis Dezember für ein Stan-dardbüro.

Tageslicht kann gezielt in Innenräume

gelenkt werden.

Bild 41: Diese Sonnenschutz-Prismen reflektieren das ausbestimmten Richtungen auftref-fende Sonnenlicht (hier: rot) undleiten das aus höheren Winkelnauftreffende diffuse Licht (hier:weiß) ins Gebäudeinnere.

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In vielen Anwendungsfällenkann die herkömmlicheRaumbeleuchtung die An-forderungen an Wohlbefin-den, visuelle Ergonomieund Nutzerorientierungnicht erfüllen. Gefragt istflexible Beleuchtung für denbedarfsgerechten Lichtein-satz.

Derartiges Lichtmanage-ment setzt „intelligente“elektronische Betriebsgerä-te voraus. Außerdem mussdie Beleuchtung in mehre-ren Schalt- und Dimmzu-ständen arbeiten, einzelneLeuchten oder Leuchten-gruppen müssen also se-parat angesprochen wer-den können.

Lichtmanagement-SystemeZum Lichtmanagementzählen alle Systeme, diedas starre Muster „ein oderaus“ durchbrechen. Dafürgibt es Komponenten zumSteuern und zum Regeln.Beim Regeln werden Soll-und Ist-Werte abgeglichen(Regelprozess). Lichtmanagement-Baustei-ne, die in unterschiedlichenAusbaustufen auch kombi-niert eingesetzt werden,sind:

• Abrufbare Lichtszenen fürverschiedene Tätigkeiten.

• Schaltung der Beleuch-tung mit Bewegungsmel-

Lichtmanagement

sind in Leuchten und Be-dienelementen integriert.Sie werden programmiertfür Einzelleuchten, für einenRaum, für eine Gruppe vonRäumen oder eingebundenin die Systemtechnik einesGebäudes (BMS – BuildingManagement System).

Eine bedarfsgerechte Be-leuchtungsanlage setzt vo-raus, dass über Fernbedie-nung oder Taster in dieprogrammierte Regelungdes Lichtmanagements ein-gegriffen und die Beleuch-tung individuell verändertwerden kann. Diese Funk-tion – das zeigt die Erfah-rung – ist außerdem uner-lässlich für die Akzeptanz:Menschen fühlen sichsonst der Technik ausgelie-fert.

Steuern und Regeln mit DALIWenige Komponenten, geringerVerdrahtungsaufwand und einfa-che Programmierung, kennzeich-nen das Lichtmanagement mitDALI. Digital Addressable LightingInterface ist die standardisierte di-gitale Schnittstelle für elektronischeVorschaltgeräte (EVG) zum Betriebvon Entladungslampen in Licht-steuer- und -regelanlagen vonRäumen oder in kleineren Gebäu-deteilen.

Neben Schalten und Dimmen ein-zelner Komponenten oder Kompo-nentengruppen gehören auchkomplexere Programmierungenzur Funktionalität der digitalenSchnittstelle, zum Beispiel der Auf-bau von Konstantlicht-Regelkrei-sen. DALI kann auch in Gebäude-Managementsysteme (z. B. BUS)integriert werden.

Der Arbeitsgemeinschaft (AG) DALI(www.dali-ag.org) im Zentralver-band Elektrotechnik- und Elektro-nikindustrie (ZVEI) e.V., Frankfurtam Main, gehören führende euro-päische und US-amerikanischeHersteller von EVG und Lichtsteu-er- und -regelanlagen an.

dern in Abhängigkeit vonder Anwesenheit (Prä-senzkontrolle) durch so-fortiges Einschalten, zeit-versetztes Ausschaltenoder Dimmen.

• Regelung des Beleuch-tungsniveaus in Abhän-gigkeit vom Tageslichtdurch Dimmen und/oderTeilabschaltungen,

– über Lichtsensoren aneinzelnen Arbeitsplatz-leuchten,

– über Lichtsensoren imRaum,

– über Außenlichtsensoren.

Die Komponenten zumSteuern und Regeln imLichtmanagement-System

Lichtmanagementerzeugt flexibles,bedarfsgerechtes

Licht.

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11Fördergemeinschaft Gutes Licht

lungen der Beleuchtung„Schreibtischarbeit“, „Bild-schirmarbeit“, „Bespre-chung“ und „Präsentation“.Weitere Beispiele bedarfs-gerechter Lichtsteuerungsind Lichtszenen wie „sehrhell“, „hell“, „gedimmt“oder „Arbeitslicht“, „Akzen-tuiertes Licht“ usw.

Um individuelle Einstellun-gen der Lichtverhältnissezu ermöglichen, sollten ein-zelne Parameter der Licht-szenen unabhängig vonder Programmierung ver-ändert werden können. Bei

LichtszenenMit elektronischen Licht-steuersystemen könnenverschiedene Lichtszeneneinfach gespeichert undauf Tastendruck abgerufenwerden, um optimale Wahr-nehmungsbedingungen fürdie jeweilige Situation zuschaffen.

Klassisches Beispiel ist dieBeleuchtung von Konfe-renzräumen mit den Sze-nen „Allgemeinbeleuch-tung“, „Vortrag“ und „Prä-sentation“. Im Büro lautendie programmierten Einstel-

elektronischen Lichtsteuer-systemen steht der Komfortbedarfsgerechten Lichts imVordergrund, Energieein-sparungen sind relativ ge-ring.

BewegungsmelderIn Abhängigkeit von „an-wesend“ oder „abwesend“steuern Bewegungsmelderdie Beleuchtung. In vielenAnwendungsfällen istdas Licht auch danneingeschaltet, wenn sichfür längere Zeit niemandim Raum aufhält – zumBeispiel während der Mit-tagspause. Prüfen Bewe-gungsmelder die Anwesen-heit, schalten sie nach

vorher definierter „bewe-gungsloser“ Zeit das Lichtaus und bei der Rückkehrdes ersten Mitarbeiters ausder Pause wieder ein.

Ein anderes Beispiel: derFlur. Besonders in Hotelswerden die Verkehrswegezu den Zimmern tagsüberselten genutzt. Bewegungs-melder können das Lichteinschalten, eine Dauerbe-leuchtung ist nicht mehrnotwendig. Bei dieser Lö-sung muss zur ersten Ori-entierung jedoch genügendResthelligkeit von den dau-erbeleuchteten Hauptflurenoder der Notbeleuchtungzur Verfügung stehen.

Auch in der Außenbeleuch-tung werden Bewegungs-melder eingesetzt: An We-gen, an Hauseingängenoder auf Parkplätzen schal-ten sie zusätzliches Lichtein, wenn es gebrauchtwird. Integrierte Dämme-rungsschalter stellen sicher,dass die Bewegungsmel-der nur in den Dunkelstun-den arbeiten. Wenn sie mitBewegungsmeldern kombi-niert werden, ist für Leucht-stoff- und Kompaktleucht-stofflampen erhöhte Schalt-festigkeit notwendig: Siemüssen an elektronischenVorschaltgeräten (EVG) fürWarmstart betrieben wer-den.

Steuern

Abb. 46 bis 48: Lichtszenen auf Abruf – (von oben) „Schreibtisch“,„Besprechung“, „Bildschirmarbeit“

46

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49

Lichtsensoren Lichtsensoren messen dieBeleuchtungsstärke derkünstlichen Beleuchtungoder/und des Tageslichts(Helligkeitssensoren). Siesind ein wichtiger Bestand-teil von Lichtregelsystemen.Beim Erreichen der vorabeingestellten Schwellenwer-te geben Lichtsensorendas Signal zum Ein- oderAusschalten, zum helleroder dunkler Dimmen desLichts.

Signalempfänger in Leuch-ten für Leuchtstoff- oderKompaktleuchtstofflampensind – zum Teil über zwi-schengeschaltete Regel-module – „intelligente“dimmbare elektronischeVorschaltgeräte (EVG). AlsErgänzung dienen Bewe-gungsmelder.

Tageslichtabhängige RegelungBeleuchtungsanlagen, diedurch Fenster oder Ober-lichter einfallendes oder mitentsprechenden Systemen(siehe Seite 8) gelenktesTageslicht berücksichtigen,müssen zum Erreichen desgewünschten Beleuch-tungsniveaus nicht durch-gängig ihre ganze Leistungerbringen: Das künstlicheLicht kann in Abhängigkeitvom Anteil des Tageslichtsgedimmt, teilweise oderganz abgeschaltet werden.

Üblich ist die Auslegungeiner tageslichtabhängigenRegelung als Summe ausTageslichtanteil und ge-

regeltem künstlichen Lichtfür ein konstantes Beleuch-tungsniveau im ganzenRaum (siehe Abb. 50). Sobleibt die gewünschte Be-leuchtungsstärke auf derArbeitsfläche durch Zuga-be oder Rücknahme deskünstlichen Lichts in etwagleich, auch wenn sichder Tageslichtanteil ändert.

Bei großer Außenhelligkeitwird die künstliche Be-leuchtung zurückgenom-men, bei wenig Tageslichtam Morgen, am Abendoder in den Wintermonatenwird ihr Niveau entspre-chend angehoben.

Leuchten mit großer Dis-tanz zur Fensterfront müs-sen im Verhältnis zu demin der Raumtiefe abneh-menden Tageslichtanteilmehr künstliches Licht ab-geben als Leuchten direktam Fenster. Für Sehaufga-ben, die mehr Licht benöti-gen, sollte sich der Sollwertmit einem Handsteuergerätvariieren lassen.

Tageslichtabhängige Rege-lungen werden in unter-schiedlichen Ausbaustufenrealisiert: Die Möglichkeitenreichen von der einfachenRegelung einzelner Leuch-ten über die Regelung vonLeuchtengruppen in einemSystem bis zur Einbindungder gesamten Beleuchtungin die Gebäudesystemtech-nik.

Komponenten dieser Licht-regelung sind dimmbare

EVG und Signalverstärkermit Lichtsensoren. JederLeuchte oder Leuchten-gruppe (bezogen auf Raum-zonen) zugeordnet, erfasstein Sensor die aktuelle ho-rizontale Beleuchtungsstär-ke und regelt das künstli-

che Licht automatisch aufdas vorab eingestellte Ni-veau. Dieses Regelsystemlässt sich auch mit an ge-eigneter Stelle installiertenAußenlichtsensoren reali-sieren.

12

Regeln

VVG-BetriebEVG-Betrieb ungeregeltEVG-Betrieb (dimmbar)tageslichtabhängig geregelt

VVG = Verlustarmes Vorschaltgerät,EVG = Elektronisches Vorschaltgerät

Leuchtenreihe 2 Leuchtenreihe 3kWh/a

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Leuchtenreihe 1

159

125

27

159

125

60

159

125

86

Leuchtenreihe 1 Leuchtenreihe 2 Leuchtenreihe 3

Beleuchtungsstärke

konstanter Sollwert

Lichtsensor Lichtsensor Lichtsensor

Abb. 50: Tageslichtabhängige Regelung als Summe aus Tages-lichtanteil und geregeltem künstlichen Licht

Abb. 51: Vergleich des jährlichen Energieverbrauchs der künst-tlichen Beleuchtung eines typischen Büroraumes mit drei Leuchten-reihen (vgl. Abb. 50)

Abb. 52: Morgens wird kein Lichtvon der Leuchtenreihe am Fensterbenötigt.

Abb. 53: Mittags reicht meist dasTageslicht aus.

Abb. 54: Abends und nachts mussdie Beleuchtung ihre volle Leistungerbringen.

50

51

52 53 54

nierten Beleuchtung erheb-lich. Ein Sanierungsbeispiel(Vergleichsdaten siehe Ta-belle): In einer 600 Qua-dratmeter großen, mit Ober-lichtern ausgestatteten Hal-le (300 Lux Beleuchtungs-stärke) ersetzen Lichtbän-der aus 90 Leuchten mit jezwei 35-Watt-Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø16 mman dimmbaren elektroni-schen Vorschaltgeräten(EVG) die alte Beleuch-tungsanlage aus 184 ein-lampigen Leuchten mitLeuchtstofflampen 36 Wattan konventionellen Vor-schaltgeräten (KVG).

Die jährliche Energieein-sparung beträgt 76 Prozent.Ohne tageslichtabhängigeRegelung hätte die neueAnlage gegenüber derAltanlage nur 15 ProzentEnergie eingespart.

Der Vergleich (siehe Abb.55) von ungeregelter, EVG-betriebener und geregelter(dimmbare EVG) Neuan-lage unterstreicht die ener-getischen Vorteile der Re-gelung: Im Jahresdurch-schnitt (Einschaltzeit von6 bis 18 Uhr) verbrauchtsie 72 Prozent wenigerEnergie als das ungeregel-te Licht der anderenNeuanlage.

chend Fenster oder Ober-lichter vorausgesetzt – innahezu jedem Fall mehrEnergie als sie kostet.

Im BüroIm Vergleich zu einer mitkonventionellen (KVG) oderverlustarmen (VVG) Vor-schaltgeräten betriebenen,ungeregelten Beleuch-tungsanlage spart die ta-geslichtabhängige Rege-lung über 70 Prozent derEnergiekosten.

Sehr hoch ist die Einspa-rung der geregelten, mitdimmbaren EVG betriebe-nen Beleuchtungsanlageauch im Vergleich zu einerungeregelten, mit nichtdimmbaren elektronischenVorschaltgeräten (EVG)betriebenen Anlage: DerEnergiebedarf der tages-lichtabhängig geregeltenAnlage ist um 60 Prozentgeringer. Abb. 51 fasst die-sen Energievergleich amBeispiel eines typischenBüroraumes (2.300 Be-triebsstunden im Jahr) zu-sammen: – von links (vgl.Abb. 50) – für die fenster-nahe Leuchtenreihe, diemittlere und die dritteLeuchtenreihe in großerRaumtiefe.

In der FertigungAuch in Industriehallensinkt der Energiebedarf ei-ner mit Tageslicht kombi-

che Lichtquelle als die an-genehmste. Nicht zu unter-schätzen sind zudem dieeingesparten Energiekos-ten. So spart eine tages-lichtabhängig geregelte Be-leuchtungsanlage – ausrei-

Einsparpotenzial bei Tageslicht-NutzungIm Vordergrund bei derEntscheidung für mehr Ta-geslicht steht der positiveEinfluss auf die Menschen:Sie empfinden die natürli-

13Fördergemeinschaft Gutes Licht

Sanierung der Beleuchtung einer Industriehalle (600 m2)Altanlage Neuanlage Neuanlage

ungeregelt geregeltSystemleistung je Leuchte in Watt 45 78 78

Anzahl der Leuchten 184 90 90

Gesamt-Anschlusswert in kW 8,28 7,02 ≤ 7,02*

Energieeinsparung in % 0 15 ≥ 15Stromverbrauch pro Tag (12 Std.) in kWh 99,36 84,24 23,517

Stromverbrauch pro Jahr (250 Tage) in kWh 24.840 21.060 5.879

Jährliche Energieein-sparung in % 0 15 76* Wenn das Licht nicht gedimmt ist, beträgt der Anschlusswert für die Gesamtanlage 7,02 kW. Für Dimmzustände ist der entsprechende Anschlusswert – zum Beispiel bei auf 90 Prozent gedimmtem Licht = 6,32 kW – zu Grunde gelegt.

0:002:00

4:006:00

8:0010

:0012

:0014

:0016

:0018

:0020:00

22:00

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0kW

■ Altanlage ■ Neuanlage ungeregelt ■ Neuanlage tageslichtabhängig geregelt

TageslichtabhängigeRegelung spart über

70 Prozent Energie.

Abb. 55: Deutliche Einsparung – der Energieverbrauch der tages-lichtabhängig geregelten Beleuchtungsanlage (gelb) ist viel geringerals der Bedarf von Altanlage (grau) und ungedimmter Neuanlage(blau). Der jährliche Stromverbrauch bei Einbeziehung des Tages-lichts liegt bei nur 5.879 Kilowattstunden.

55

Abb. 56: Bewölkter Himmel amMorgen, das künstliche Licht istgedimmt.

Abb. 57: Ausreichend Tageslichtam Mittag, die Beleuchtung ist fastvollständig abgeschaltet.

Abb. 58: Dunkelheit abends undnachts, die Beleuchtung ist voll-ständig eingeschaltet.

56 57 58

14

Bedarfsgerechtes Licht fürMenschen, das hohe An-sprüche an die visuelle Er-gonomie erfüllt, Wohlbefin-den fördert und die Ge-sundheit erhält – so lautetdas wichtigste Argumentfür den Einsatz von Be-leuchtungselektronik. ZurBeleuchtungsqualität zählt

außerdem die Energieeffizi-enz der Lichterzeugung.Elektronische Betriebsgerä-te erfüllen diese Anforde-rung: Sie sparen Energieund senken die Betriebs-kosten.

Nicht erst seit dem Klima-schutzprotokoll von Kyoto

(1997) ist amtlich: Der Aus-stoß des TreibhausgasesKohlendioxid (CO2) musssinken. Der Anteil der Ener-gie für Beleuchtungszwe-cke am Gesamtenergiever-brauch in Deutschland be-trägt zwar nur knapp elfProzent, doch auch jedebeim künstlichen Licht ein-

gesparte Kilowattstundezählt für den Klimaschutz.

Nicht zu unterschätzen istder betriebswirtschaftlicheAspekt: Die Energiekostenbetragen etwa 50 Prozentder Gesamtkosten, An-schaffung und Installationsowie Instandhaltung ha-

ben Anteile von jeweils 25Prozent am Kapitalaufwandfür eine Beleuchtungsanla-ge. Das bedeutet: Energie-effiziente Beleuchtung er-zielt die höchsten Einspa-rungen.

Wichtig zu wissen:• Die Lichtausbeute (siehe

Seite 23) von Leuchtstoff-lampen, die mit elektroni-schem Vorschaltgerät(EVG) betrieben werden,ist deutlich höher als imkonventionellen Lampen-betrieb. Gleiches gilt fürdie Systemlichtausbeutevon Lampe plus EVG(siehe Seiten 18/19).

Sparen mit Beleuchtungselektronik

Ökonomie● Geringere Energiekosten● Geringere Lampenkosten● Geringere Lampenwechselkosten● Lange Gerätelebensdauer● Geringere Klimatisierungskosten● Bessere Arbeitsbedingungen

Ökologie● Energieeinsparung● Rohstoffschonung durch lange Lebensdauer der

Lampen und Betriebsgeräte● Weniger Abfall

Ergonomie● Hoher Sehkomfort● Flimmer- und flacker- freies Licht● Bedarfsgerechtes Licht● Wohlbefinden der Menschen

Die Beleuchtungs-qualität wächst,

Energieverbrauchund Kosten sinken.

Instand-haltung

Anschaffung und Installation

Energie

60

61

59

15Fördergemeinschaft Gutes Licht

• Der EVG-Betrieb verlän-gert die Lebensdauer derLampen und verringertden Lichtstromrückgang.Daher müssen diese Lam-pen seltener gewechseltwerden. Das spart Lam-pen- und Wartungskos-ten. Und es fallen weni-ger Altlampen an.

• Altlampen werden recy-celt. Die Arbeitsgemein-schaft Lampenverwertung(AGLV), der Zusammen-schluss von Verwerternund Herstellern des Zent-ralverbandes der Elektro-technik- und Elektronik-industrie (ZVEI), bietetein flächendeckendes

Sammlungs- und Ver-wertungssystem.

• Umweltrelevante Inhalts-stoffe in Niederdruck-und Hochdruck-Entla-dungslampen wurdenin den vergangenen15 Jahren deutlich ver-ringert.

• Qualitäts-EVG zeichnensich durch hohe Zuver-lässigkeit aus, die mittlereLebensdauer beträgt50.000 Betriebsstundenbei einer definierten Aus-fallwahrscheinlichkeit vonunter 10 Prozent – einWert, den nur Qualitäts-geräte erzielen.

Energieausweis fürGebäude wird PflichtZu den Klimaschutzmaß-nahmen nach Kyoto (1997)zählt die im Januar 2003verabschiedete EU-Richt-linie 2002/91/EG zur ver-besserten „Gesamtenergie-effizienz von Gebäuden“.Sie enthält die Pflicht zurErstellung eines Energie-ausweises für neue Wohn-und Dienstleistungsgebäu-de (> 1.000 m2) sowie Alt-bauten nach Renovierung (25% des Gebäudewer-tes). In diese gesamtheit-liche Beurteilung der Ener-gieeffizienz von Gebäudenfließt auch der – möglichstgeringe – Energiever-brauch der Beleuchtungein.

Die Richtlinie 2002/91/EGmuss bis Anfang 2006 innationales Recht umge-setzt werden. Mit der Erar-beitung des Energieaus-weises auf Basis ebenfallsnoch festzulegender tech-nischer Regeln hat dasBundesbauministerium dieDeutsche Energie-Agentur(dena), Berlin, beauftragt.

62 63

64

Die wichtigsten Betriebsgeräte

Für Leuchtstoff- und • Verlustarme Vorschalt-Kompaktleuchtstofflampen geräte (VVG)

• Elektronische Vorschalt-geräte (EVG) „nicht dimmbar“ oder „dimmbar“

Für Halogen-Metalldampf- • Konventionelle Vorschalt-und Natriumdampf- geräte (KVG) mit und Hochdrucklampen ohne integrierte Leis-

tungsabsenkung• Zündgeräte mit und ohne

Abschaltautomatik• Elektronische Vorschalt-

geräte (EVG)Für Niedervolt-Halogen- • Konventionelle Transfor-Glühlampen matoren

• Elektronische Transfor-matoren

16

Glühlampen oder Halogen-Glühlampen (230 Volt) wer-den direkt am Netz betrie-ben. Entladungslampenund Niedervolt-Halogen-Glühlampen arbeiten nurmit vorgeschalteten Be-triebsgeräten, einem Vor-schaltgerät bzw. einemTransformator. Beim Betrieban magnetischen Vorschalt-geräten sind außerdemStarter und Kondensatorennotwendig. Hochdruck-Ent-ladungslampen benötigenzusätzlich Zündgeräte.

VorschaltgeräteIn Niederdruck-Entladungs-lampen, zum Beispiel stab-förmige Leuchtstofflampenoder Kompaktleuchtstoff-lampen, und in Hochdruck-Entladungslampen wie Ha-logen-Metalldampflampenoder Natriumdampf-Hoch-drucklampen erfolgt nachder Zündung eine lawinen-artige Ionisierung der Edel-gase oder Metalldämpfe,die einen starken Anstiegdes Lampenstroms zurFolge hat. Dieser steigt sostark an, das er die Lampein kürzester Zeit zerstörenwürde. Vorschaltgeräte(VG) begrenzen den Lam-penstrom, auch beim Be-trieb.

Zu unterscheiden sindmagnetische und elektroni-sche Vorschaltgeräte. Beiden magnetischen gibt es

konventionelle (KVG) undverlustarme (VVG) Vor-schaltgeräte, EVG werdenin dimmbarer und nichtdimmbarer Ausführunghergestellt. Bei Kompakt-leuchtstofflampen mitSchraubsockel sind VGintegriert, bei anderenLampentypen sind sieBestandteil der Leuchte.

TransformatorenTransformatoren für denBetrieb von Niedervolt-Halogen-Glühlampen sind

Stromwandler:Sie wandeln dieNetzspannung von 230 Volt um in dieerforderliche Klein-spannung – übli-cherweise 12 Volt,es gibt aber auchNiedervolt-Halo-gen-Glühlampenfür 6 oder 24 Volt.

Transformatorensind entweder Teilder Leuchte oderwerden außerhalbder Leuchte alsEinzel- oder alsSammeltransfor-mator für mehrereLeuchten einge-setzt. Zu unter-

scheiden sind konventio-nelle und elektronischeTransformatoren (ET).

ZündgeräteHalogen-Metalldampflam-pen und Natriumdampf-Hochdrucklampen benöti-gen zum Starten Zündgerä-te, die elektronisch genaudie Zündimpulse für einenschonenden Lampenstarterzeugen. Einige Geräteverfügen zusätzlich überKontrollfunktionen zum Ab-schalten der Lampe amEnde ihrer Lebensdauer.

Leistungsfähige ElektronikBetriebsgeräte haben dankinnovativer Technik, insbe-sondere durch den Einsatzelektronischer Komponen-ten, maßgeblichen Anteilan Fortschritten in der Be-leuchtungstechnik. Die

zahlreichen Vorteile, diemoderne elektronische Be-triebsgeräte auf sich verei-nen, führen zu einer nach-haltigen Verbesserung derBeleuchtungsqualität:

• Licht mit hoher QualitätFlackerfreier Sofortstart,konstantes und ruhigesLicht, kein Elektrodenflim-mern, keine stroboskopi-schen Effekte sowie auto-matisches Abschaltendefekter Lampen – dasLicht elektronisch betrie-bener Lampen hat hoheBeleuchtungsqualität.

• Bedarfsgerechtes LichtDie Möglichkeiten, Lichtmit elektronischen Be-triebsgeräten zu steuernund zu regeln – es fle-xibler zu machen –,schaffen Beleuchtungs-qualität im Sinne be-darfsgerechter Verfügbar-keit des Lichts. Für einigeBüroarbeiten beispiels-weise wird weniger Lichtbenötigt als für andere,ältere Mitarbeiter brau-chen mehr Licht als jün-gere. Ein anderes Bei-spiel: die Einbeziehungdes Tageslichts in dieRaumbeleuchtung (sieheSeiten 8 und 12).

• Geringer Energiever-brauchZu den Vorteilen elektro-nischer Betriebsgerätezählt ihr im Vergleichzu konventionellen Ge-räten geringer Energie-verbrauch. Das hilft derUmwelt und senkt dieBetriebskosten.

• Auf Qualitätsgeräte setzenEinige Betriebsgeräte ha-ben weniger Leistungs-merkmale als andere.Welche Funktionen jedeseinzelne erfüllt, weisenbei Qualitätsgeräten Ver-packung und Katalog derHersteller aus. Bei Billig-geräten dagegen sindderen stark reduzierteLeistungsmerkmale nichtimmer gleich zu erken-nen. In keinem Fall ver-einen diese „abgespeck-ten“ Geräte die Summealler Vorteile. Deshalbrechnet es sich, trotz deretwas höheren Anfangs-investition, auf Qualitäts-geräte zu setzen.

Elektronische Betriebsgeräte ElektronischeBetriebsgeräte haben

großen Anteil anFortschritten in der

Beleuchtungstechnik.

65

Fördergemeinschaft Gutes Licht

Geprüfte QualitätQualitäts-EVG sind sicher und zu-verlässig. Sorgfältige Konstruktion,hochwertige Bauteile, hoch techni-sierte Fertigung und Fertigungs-kontrollen stellen eine lange Nutz-lebensdauer sicher. Die Qualität derBauteile und Schaltungsgruppen istso gewählt, dass sie unterhalb ihrerGrenzbedingungen arbeiten.

Das VDE-Zeichen dokumentiert Si-cherheit und Normenkonformität. Es wird vom VDE-Prüf- und Zertifi-zierungsinstitut (VDE-Institut), Offen-bach, vergeben.

Das ENEC-Zeichen (EN = Euro-päische Norm, EC = Elektrotech-nische Zertifizierung) ist das euro-päische Prüfzeichen speziell fürLeuchten und Leuchtenkomponen-ten wie z. B. Vorschaltgeräte (VG).Es wird in Deutschland ebenfallsvom VDE-Institut (Identifikations-ziffer 10) vergeben.

Mit der CE-Kennzeichnung doku-mentieren die Vorschaltgeräte-Her-steller in Eigenverantwortung, dassihre Produkte den Anforderungenbestimmter Richtlinien der Europä-ischen Union entsprechen. „CE“ istausdrücklich kein Sicherheits- oderPrüfzeichen.

66

67

Während Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 26mm wahlweise an KVG,VVG oder EVG ange-schlossen werden können,sind Dreibanden-Leucht-stofflampen Ø 16 mm aus-schließlich für den EVG-Betrieb ausgelegt.

Der Hochfrequenz-Betriebvon Lampen birgt eineReihe weiterer Vorteile:

• Mit zunehmender Be-triebsfrequenz steigt dieLichtausbeute vonLeuchtstofflampen, ana-log die System-Lichtaus-beute von Vorschaltgerätplus Lampe. So ist esmöglich, dass eine 58-Watt-Dreibanden-Leucht-stofflampe mit 91 Lumen/Watt an EVG bei gerin-gerer elektrischer Leis-tung (Leistungsaufnahme50 Watt) mehr Licht lie-fert als das System Stan-dardlampe plus KVG mit65 Lumen/Watt (Leis-tungsaufnahme 71 Watt).

Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen ElektronischeVorschaltgeräte

(EVG): Vorteile für jede Beleuchtungs-

anwendung.

18

68

arbeitet mit einer hochfre-quenten (HF) Wechsel-spannung von 25 bis 70Kilohertz (kHz).

tung den EEI-Klassen B2und B1 an. Bei einer 58-Watt-Leuchtstofflampe ver-braucht das (schlechterklassifizierte) B2-VVG nur9 Watt, die Anschlussleis-tung des Systems beträgt67 Watt, also 4 Watt weni-ger als beim KVG-Betrieb.

ElektronischElektronische Vorschalt-geräte (EVG) werden denbesten EEI-Klassen A3, A2und A1 zugeordnet. DerGrund: EVG reduzierenden Anschlusswert des Systems sogar unter dieNennleistung der Lampe(hoher elektrischer System-Wirkungsgrad): Eine 58-Watt-Leuchtstofflampe hatbeim Betrieb am A2-EVGeine Leistungsaufnahmevon nur 50 Watt, die Ver-lustleistung des EVG be-trägt 5 Watt, das Systemverbraucht damit nur 55 Watt.

Hochfrequenz-BetriebDass die Lampe im EVG-Betrieb weniger Energieverbraucht als ihre Nenn-

leistung, liegt an der Funk-tionsweise des EVG: Eswandelt die Netzfrequenzvon 50 Hertz (Hz) um und

KonventionellKonventionelle Vorschaltge-räte (KVG) haben eine hoheVerlustleistung, sind daherunwirtschaftlich: Eine Leucht-stofflampe 58 Watt verur-sacht in einem KVG etwa13 Watt Verlustleistung, dasSystem Lampe/KVG ver-braucht also 71 Watt.

Um den Energieverbrauchvon Vorschaltgeräten (VG)zu verdeutlichen, wurde aufeuropäischer Ebene eineEnergieklassifizierung ein-geführt (siehe Tabelle„Energie-Effizienz-Index“).Als Maßnahme zum Klima-schutz hat die EuropäischeUnion im Jahr 2000 be-schlossen, KVG (EEI-Klas-sen D und C) aufgrundihrer schlechten Energie-bilanz stufenweise vomMarkt zu nehmen (Vor-schaltgeräte-Richtlinie2000/55/EG).

VerlustarmVerlustarme Vorschaltgeräte(VVG), eine Weiterentwick-lung des KVG, gehören mitihrer geringeren Verlustleis-

Energie-Effizienz-Index (EEI) für Vorschaltgeräte*

Klasse Vorschaltgeräte (VG)A1 Dimmbare elektronische Vorschaltgeräte (EVG)A2 Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) mit redu-

zierten VerlustenA3 Elektronische Vorschaltgeräte (EVG)B1 Magnetische Vorschaltgeräte mit sehr geringen

Verlusten (VVG)B2 Magnetische Vorschaltgeräte mit geringen Ver-

lusten (VVG)C Magnetische Vorschaltgeräte mit moderaten

Verlusten (KVG)D Magnetische Vorschaltgeräte mit sehr hohen

Verlusten (KVG)

Der Vertrieb von VG der Klasse D ist seit 21. Mai 2002(in Deutschland seit 18. Dezember 2002) nicht mehrzulässig; VG der Klasse C müssen spätestens ab 21.November 2005 vom Markt genommen werden.

* CELMA-Klassifikation zur Vorschaltgeräte-Richtlinie 2000/55/EG

• Mit der deutlich geringe-ren Leistungsaufnahmeerzeugt das System Lam-pe plus EVG erheblichweniger Wärme. Die ge-

ringe Eigenerwärmungder EVG reduziert zu-gleich die Klimatisie-rungsleistung – dieBetriebskosten der Kli-maanlage sinken.

• Die NutzlebensdauerEVG-betriebener Lampensteigt um 30 bis 50 Pro-zent, weil der Leuchtstoffund die Lampenelektro-den weniger belastetwerden. Eine Dreiban-den-Leuchtstofflampe amVVG arbeitet 8.000 Stun-den, an EVG betriebenmuss sie erst nach14.500 Betriebsstundenausgewechselt werden.

• EVG übernehmen außerder Strombegrenzungauch die Aufgabe vonStarter und Kompensa-tionskondensatoren.

Defekte Lampen werdenautomatisch abgeschaltetund flackern nicht. Nachdem Lampenwechsel er-folgt ein automatischerNeustart.

• EVG starten die Lampeschnell, geräuschlos undflackerfrei.

• Ein Warmstart (vorgeheiz-te Elektroden) schont dieLampe und verlängertihre Lebensdauer. Spe-ziell für Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 16mm entwickelte EVG mitCut-Off-Technologieschalten die Wendelhei-

zung ab, sofern es derLampenbetrieb erlaubt.Das verlängert die Lam-penlebensdauer noch-mals um 20 Prozent.

• Die Lampenspannungbeim HF-Betrieb istgleichmäßiger. An EVGbetriebene Lampen ge-ben deshalb konstantesruhiges Licht ab, ohneElektrodenflimmern undohne stroboskopischeEffekte bei sich bewe-genden Teilen.

• EVG sind weitgehendunempfindlich gegenSpannungs- und Fre-quenzschwankungen.Darüber hinaus arbeitensie auch mit Gleichstrom,können bei Stromausfallalso auf Batteriebetriebumgeschaltet und für dieNotbeleuchtung genutztwerden.

• Fällt das EVG aus, trenntes sich automatisch vomNetz. Diese Sicherheits-abschaltung erhöht denBrandschutz.

19Fördergemeinschaft Gutes Licht

EVG sparen Energie und Kosten• Geringe Verlustleistung des EVG • Geringe System-Leistungsaufnahme • Hohe System-Lichtausbeute • Höhere Nutzlebensdauer der Lampe (um 30–50 %) • Längere Lampenwechsel-Intervalle• Wegfall von Starter und Kondensatoren• Geringe Wärmeentwicklung • Schonender Warmstart und Schaltfestigkeit der Lampe• Eignung für Notbeleuchtung• Hohe Brandsicherheit durch Sicherheitsabschaltung

Auch Betriebsgerätebrauchen StromBetriebsgeräte, also auch Vor-schaltgeräte, verbrauchen Energie.Dieser Stromverbrauch wird alsVerlustleistung bezeichnet. Für Ver-gleiche der Leistungsaufnahmeund der Lichtausbeute zählt des-halb nicht allein die Leistung derLampe, sondern die Leistung desSystems Lampe plus Vorschalt-gerät.

EVG erhöhen die Beleuchtungsqualität• Schneller, geräuschloser und flackerfreier Start • Konstantes, ruhiges Licht • Kein Elektrodenflimmern • Keine stroboskopischen Effekte• Dimm-Möglichkeit (dimmbare EVG)• Ansteuerbarkeit, Möglichkeit zur Einbindung in Steuer-

und Regelsysteme• Automatische Abschaltung defekter Lampen

(kein Flackern) • Automatischer Neustart nach Lampenwechsel

69

70

20

Ganz neu sind spezielle,auf den Lampentyp abge-stimmte EVG: Natrium-dampf-Hochdrucklampen150 Watt sind damit auf mi-nimal 20 Prozent dimmbar,Halogen-Metalldampflam-pen 100 Watt auf minimal50 Prozent. Sie erweiterndie konventionellen Mög-lichkeiten der Leistungsab-

senkung – in der Außenbe-leuchtung kann damit zumeinen Beleuchtungsniveauauf die Sehbedingungen(bedarfsgerechtes Licht)abgestimmt, zum anderenzur Energieeinsparung dasBeleuchtungsniveau abge-senkt werden, soweit dies –zum Beispiel in verkehrsar-men Dunkelstunden – rat-sam ist.

Dimmbarkeit und zentraleSteuerung dieser EVG er-weitern die Möglichkeitender Lichtgestaltung – zumBeispiel von Außenfas-saden. So lässt sich bei-

spielsweise ohne großenAufwand ein dynamischesBild wechselnder Helligkei-ten erzeugen.

In der Innenraumbeleuch-tung kommen der wenigerstöranfällige Betrieb unddie Dimmbarkeit von Halo-gen-Metalldampflampenvor allem in der Verkaufs-raumbeleuchtung zumTragen.

Elektronische Vorschaltgerätefür andere Entladungslampen

EVG:Betriebsoptimierung

für alleEntladungslampen.

InduktionslampenFür Induktionslampen – fla-che oder kompakte kugel-förmige Hochleistungs-leuchtstofflampen – bietetder EVG-Betrieb die glei-chen Vorteile wie für ande-re Leuchtstofflampen. In-duktionslampen werdenohne verschleißende Kom-ponenten wie Glühwendeln

oder Elektroden betrieben,erreichen deshalb bis zu60.000 BetriebsstundenLebensdauer. Die System-Lichtausbeute beträgt 65bis 80 Lumen/Watt.

Die Hochleistungsleucht-stofflampen arbeiten nachdem physikalischen Prinzipder elektromagnetischenInduktion und der Gasent-ladung, haben eine guteFarbwiedergabe (Ra ≥ 80)und sind in allen drei Licht-farben erhältlich. Sie wer-den bevorzugt dort einge-setzt, wo der Lampenwech-sel aufgrund schlechter Er-

reichbarkeit aufwändig undkostenintensiv ist, zum Bei-spiel in hohen Industriehal-len, Tunnels oder in Außen-beleuchtungsanlagen.

Hochdruck-Entladungs-lampenElektronische Vorschalt-geräte (EVG) für Natrium-dampf-Hochdrucklampen

und Halogen-Metalldampf-lampen zeichnen sich vorallem durch Betriebsopti-mierung, weniger durchhohe Energieeinsparungaus. Der EVG-Betrieb führtzu besserer Farbkonstanz,vermindert Lichtflimmerndurch Stroboskopeffekteund erlaubt die Heißwie-derzündbarkeit mit einfa-chen Mitteln. Außerdemverlängert die schonendeZündung der Lampe ihreNutzlebensdauer; defekteLampen werden automa-tisch abgeschaltet.

71 73

72

21Fördergemeinschaft Gutes Licht

1

Niedervolt-Halogen-Glüh-lampen arbeiten mit Klein-spannung, überwiegend 12 Volt. Niedervolt-Strahlerund Niedervolt-Leuchtenmüssen deshalb mit einge-bautem oder außerhalb derLeuchte vorgeschaltetemTransformator betriebenwerden. Dieser wandeltdie Netzspannung 230 Volt

(Primärseite) um in die er-forderliche Kleinspannung(Sekundärseite).

KonventionellDie konventionelle Trafo-Technik arbeitet mit unter-schiedlichen Wicklungenauf der Primär- und Sekun-därseite. HerkömmlicheTrafos sind größer als diespäter entwickelten Ring-kern-Transformatoren. Inder relativ hohen Verlust-leistung (siehe „Auch Be-triebsgeräte brauchenStrom“, Seite 19) unter-scheiden sich beide kaum.Dimmer müssen auf die

Transformatoren ElektronischeTransformatoren sind sparsamer,

kompakter und leiser.

• Auch im Unterlastbereichschonen ET die Lampen,verlängern deren Le-bensdauer.

• Weil sie kleiner undleichter als konventionelleTrafos sind, erweitern ETden Spielraum bei derAnlagenplanung.

• Da sie auch mit Gleich-spannung betriebsfähigsind, können ET für dieNotbeleuchtungeingesetztwerden.

• Die Betriebs-sicherheitvon Qualitäts-Transformato-ren dokumentie-ren wie bei Vor-schaltgeräten die Prüfzei-chen VDE oder ENEC(siehe „Geprüfte Qua-lität“, Seite 17).

eingesetzten Transformato-ren abgestimmt sein.

Transformatoren müssenprimärseitig abgesichertsein. Um Unterlastbetriebzu vermeiden, sollten mag-netische Trafos grundsätz-lich mit der Nennlast betrie-ben werden. Nur Sicher-heitstransformatoren nach

DIN EN 60742 gewährleis-ten, dass im Störungsfallniemals Netzspannung indie Niederspannungsinstal-lation übertritt. Ein Thermo-wächter verhindert Überhit-zung.

ElektronischElektronische Transformato-ren (ET) sind sparsamer imEnergieverbrauch, kleiner,kompakter und leiser. Sieähneln in Funktionsweiseund Eigenschaften elektro-nischen Vorschalt-geräten (EVG):

• ET werden mit hohenFrequenzen betrieben.Deshalb ist ihre Verlust-leistung um zwei Drittelniedriger als die konven-

tioneller Transformatoren.Damit reduziert sich auchdie Wärmeentwicklung.

• ET liefern eine von derBelastung weitgehendunabhängige Spannung.Sie eignen sich deshalbfür kleine Teillasten. Derlampenschonende Be-trieb im gesamten Teil-lastbereich verlängert dieLebensdauer der Lam-pen. Denn: Schon fünfProzent Überspannunghalbieren die Lebens-dauer der Lampe.

7675

74

Elektronische Betriebsge-räte stehen nicht alleine fürQualität und Effizienz derBeleuchtung: Sie sind im-mer Bestandteil eines Be-leuchtungssystems. Somüssen auch Lampen undLeuchten die Anforderun-gen an Beleuchtungsqua-lität erfüllen.

BeleuchtungsqualitätLichtfarbe und Farbwieder-gabeeigenschaft der Lam-pen (siehe Seite 6) habenwesentlichen Anteil an derBeleuchtungsqualität. BeiLeuchtstofflampen – sieerzeugen 70 Prozent desLichts im gewerblichenBereich – stehen alle dreiLichtfarben (Warmweiß,Neutralweiß, Tageslicht-weiß) zur Wahl. Außerdemgibt es sie als Vollspekt-rumlampen, die das Spekt-rum des natürlichen Ta-geslichts nachempfinden.

Mit Ausnahme einigerHochdruck-Entladungslam-pen haben heute alle in

der Innenraumbeleuchtungeingesetzten Lampen einesehr gute Farbwiedergabe(Ra ≥ 80).

Zur Beleuchtungsqualitätzählen auch geräuschfreierzeugtes und flimmerfreiessowie dimmbares Licht –Leistungsmerkmale, dieLeuchtstofflampen nur dannhaben, wenn sie an elekt-ronischen Vorschaltgeräten(EVG) bzw. dimmbarenEVG betrieben werden.

Dimmbares LichtDimmen verändert stufen-los die Helligkeit der einge-setzten Lampen, entwederin Einzelleuchten oder inLeuchtengruppen. Die Opti-on „dimmen“ ist von zent-raler Bedeutung für die Be-leuchtungsqualität. Denndimmbares Licht gibt Flexi-bilität, erlaubt• die Anpassung der Hel-

ligkeit an die AnsprücheEinzelner,

• die Anpassung der Be-leuchtung in einzelnen

Raumzonen, zum Bei-spiel, wenn sich dieRaumnutzung ändert,

• die Veränderung derLichtstimmung und damitder Raumatmosphäre.

Die Funktion „dimmen“ istdamit ein wichtiger Bau-stein von Lichtsteuer- und-regelsystemen (siehe Seite10) – auch als Schlüssel zuEnergieeinsparungen: beider Regulierung der künst-lichen Beleuchtung in Ab-hängigkeit vom Tageslicht-einfall (siehe Seite 12).

Für das Dimmen von stab-förmigen Leuchtstofflampenund Kompaktleuchtstofflam-pen (nur dafür ausgewiese-ne Typen) im EVG-Betriebmüssen entsprechendeEVG eingesetzt werden.Die analoge 1…10 Volt-Schnittstelle wurde inzwi-schen durch digitale Steu-ersignale ersetzt, in vielenFällen von der standardi-sierten digitalen Schnittstel-le DALI (siehe Seite 10).

22

Lampen

77

78

toren und Leuchtstofflam-pen mit VVG und zusätz-lichem Heiztransformator.

Hohe LichtausbeuteWie viel Licht eine Lampeaus der eingebrachtenEnergie erzeugt, beschreibtdie Lichtausbeute. Sie wirdberechnet als Verhältnisdes Lichtstroms (Lumen)zur elektrischen Leistungs-aufnahme (Watt). Je höherihr Lumen/Watt-Wert ist,desto energieeffizienter er-zeugt die Lampe ihr Licht.

Eine konventionelle Glüh-lampe wandelt nur etwafünf Prozent des Stroms inLicht, der Rest ist Wärme.Die Glühlampe hat dabeieine Lichtausbeute von et-wa 14 Lumen/Watt. Güns-tiger ist die Leistungsbilanzanderer Lichtquellen (sieheAbb. 79). Die stabförmigeDreibanden-Leuchtstofflam-pe beispielsweise erzieltüber 100 lm/W (Ø 16 mm-Lampe mit EVG/System-lichtausbeute).

23Fördergemeinschaft Gutes Licht

Das Dimmen von Halogen-Metalldampflampen undNatriumdampf-Hochdruck-lampen verlangt aufwändi-gere Technik, Verfälschun-gen der Lichtfarbe kommenbei Halogen-Metalldampf-lampen häufiger vor als beiNatriumdampf-Hochdruck-lampen. Für einige Lam-pentypen wurden inzwi-schen dimmbare EVG ent-wickelt, die das Licht kaumverändern.

Phasenabschnittdimmerwerden vorwiegend einge-setzt zum Dimmen vonNiedervolt-Halogen-Glüh-lampen an elektronischenTransformatoren. Sie eig-nen sich auch zur Hellig-keitssteuerung von Glüh-lampen und Halogen-Glüh-lampen.

Phasenanschnittdimmersteuern die Helligkeit vonGlühlampen, Halogen-Glühlampen, Niedervolt-Halogen-Glühlampen anmagnetischen Transforma-

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Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke und ihre Lichtausbeute*

* bei Entladungslampen einschließlich der Vorschaltgeräteverluste Nennleistung der Lampe in W

Temperaturstrahler: 1 Glühlampen, 2 Halogen-Glühlampen (230 V) einseitig gesockelt, 3 Halogen-Glühlampen (230 V) zweiseitig gesockelt, 4 Niedervolt-Halogen-Glühlampen Niederdruck-Entladungslampen: 5 Standard-Leuchtstofflampen an VVG, 6 Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 26 mm an VVG, 7 Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 26 mm an EVG, 8 Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 16 mmBaureihe „hohe Lichtausbeute“ (EVG), 9 Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 16 mm Baureihe „hoher Lichtstrom“ (EVG),10 Kompaktleuchtstofflampen mit Stecksockel an EVG, Induktionslampen: 11 kolbenförmig, 12 flach, Hochdruck-Entladungslampen: 13 Halogen-Metalldampflampen, 14 Natriumdampf-Hochdrucklampen

79

80

Lange LebensdauerLampen- und Wartungskos-ten sinken, wenn Lampeneine lange Lebensdauerhaben. Die Allgebrauchs-glühlampe hat eine mittlereLebensdauer von 1.000Betriebsstunden, Halogen-Glühlampen arbeiten 2.000,einige Niedervolt-Halogen-Glühlampen 4.000, Ener-giesparlampen (integriertesEVG) erreichen 15.000 Be-triebsstunden.

Weitaus höher ist die Nutz-lebensdauer von Entla-dungslampen. Sie verlän-gert sich beim Betrieb anelektronischen Vorschalt-geräten (EVG) nochmals:Dreibanden-Leuchtstoff-lampen Ø 16 mm zumBeispiel leisten 20.000Betriebsstunden.

Optimiertes AkzentlichtAuch bei der Akzentbe-leuchtung hilft optimierteLichttechnik Energie einzu-sparen. Zum Beispiel mitder IRC-Beschichtung (In-fra-Red Coating) des Lam-penkolbens: In stabförmi-gen IRC-Halogen-Glüh-lampen 230 Volt und inIRC-Niedervolt-Halogen-Glühlampen reflektiert dievon der Glühwendel abge-gebene Wärmestrahlungzum großen Teil wieder aufdie Wendel. Das spart beigleichem Lichtstrom umbis zu 30 Prozent Energie.

Ein anderes Beispiel fürEnergieeffizienz sind com-puterberechnete Reflekto-ren in Reflektorlampen. Sielenken das Licht punktge-nau und ohne Verluste aufdie zu beleuchtendeFläche.

LEDFür Beleuchtungszweckestark im Kommen sinddie als Status- und Signal-anzeige bekannten LightEmitting Diodes (LED). Siewerden derzeit hauptsäch-lich als Orientierungs- oderzur Effektbeleuchtung ein-gesetzt. Prognosen der Ent-wickler gehen davon aus,dass sich die winzigenleuchtenden Halbleiterchips– sie werden in der Regel

zu LED-Modulen zusam-mengefasst – spätestens infünf Jahren für die Allge-meinbeleuchtung eignen.

LED vereinen zahlreicheVorteile auf sich: sehr langeLebensdauer, niedrige Aus-fallraten, geringe Abnahmeder Lichtleistung, Spektrumohne IR- und UV-Strahlung,sofortiger (Neu-)Start, hoheStoßfestigkeit, kein Flackern,keine Stroboskopeffekte,kein Flimmern. Ihre geringeGröße schließlich ermög-licht die Entwicklung vonLeuchten mit großer Frei-heit im Design.

Weiße LED gibt es heutemit einer Lichtausbeute vonbis zu 20 Lumen/Watt, roteLED erreichen 50 Lumen/Watt. In naher Zukunft wer-den LED mit Leistungen imBereich 100 Lumen/Watt

lieferbar sein. Damit bietenLED heute Lichtausbeuten,die mit Halogen-Glühlam-pen vergleichbar sind.Neue Entwicklungen wer-den die Leistung von Kom-paktleuchtstofflampen er-reichen.

Da LED ihr Licht direkt aufdie zu beleuchtende Flächeabstrahlen und klassischeLichtquellen in den meistenFällen einen zusätzlichen

Reflektor benötigen, der dieLichtausbeute reduziert, istdie Lichtausbeute von LEDtatsächlich weitaus höherals die nach herkömmli-cher Methodik ermitteltenWerte. Die Lichtindustrieverdoppelt die Ausbeutedieser Lichtquelle etwa allezwei Jahre – weitere er-hebliche Leistungssteige-rungen sind also zu er-warten.

Lampen

24

Die mittlere Lebensdauer von Lampen ist die Zeit biszum Ausfall von 50 Prozent der Lampen einer Beleuch-tungsanlage. Sie gilt für Glühlampen, Halogen-Glühlam-pen, Niedervolt-Halogen-Glühlampen und Energiespar-lampen.

Für Leuchtstoff- und Kompaktleuchtstofflampen mitStecksockel, Induktionslampen sowie Hochdruck-Entla-dungslampen ist die Nutzlebensdauer definiert. Dieseberücksichtigt außer den funktionsunfähigen Lampenden Lichtstromrückgang in einer Beleuchtungsanlagenach einer bestimmten Betriebsdauer. Der Anlagenlicht-strom darf Mindestwerte nicht unterschreiten.

81

82

83Bild 83: Bedrahtete LED

Bild 82: Elektronisch gesteuerteLED-Technik für die Waren-präsentation

25Fördergemeinschaft Gutes Licht

Praxisbeispiel: Ökologische und öko-nomische VorteileWer auf moderne Technikmit Beleuchtungselektroniksetzt, schützt die Umwelt,spart Geld – und erhält Be-leuchtungsqualität. Dieszeigt zum Beispiel ein Ver-gleich von Beleuchtungs-systemen mit Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 26mm und Ø 16 mm. DieØ 16 mm-Lampen müssen

an EVG betrieben werden.Sie haben unter den stab-förmigen Leuchtstofflampendie höchste Lichtausbeute(siehe Seite 23).

Planungsvorgabe sind 500Lux Beleuchtungsstärke füreine Fläche von 270 Qua-dratmeter. Eingesetzt wer-den Schutzrohrleuchten(Einbauhöhe 3 Meter) be-stückt mit • Standard-Leuchtstofflam-

pen Ø 26 mm 36 Watt

(2.600 Lumen). Um diegeforderte Beleuchtungs-stärke zu erzielen, sind59 Leuchten notwendig.

• Dreibanden-Leucht-stofflampen Ø 26 mm36 Watt (3.200 Lumen).Erforderlich sind 48Leuchten.

• Dreibanden-Leuchtstoff-lampen Ø 16 mm „hoheLichtausbeute“ 35 Watt(3.650 Lumen). 36 Leuch-ten reichen aus.

Die Leuchten mit Ø 16 mm-Lampen haben einen sohohen Wirkungsgrad (sieheSeite 26), dass im Ver-gleich zum Standard-Be-leuchtungssystem 40 Pro-zent Leuchten und Lampeneingespart werden können.

Dies liegt auch am kleine-ren Durchmesser der Lam-pen, der durch geringereVerschattung eine bessereNutzung des Leuchtenre-flektors ermöglicht. Derart

optimiert, steigt die Lichtaus-beute um gut 40 Prozent.

GesamtrechnungDie Einsparung an Energieund Betriebskosten, die zu-gleich geringere CO2-Emission und die gesparteMenge Quecksilber (Hg)zeigt Abbildung 85, die Ge-samtrechnung der „Um-welt- und Kostenvorteilevon Leuchten mit EVG fürØ 16 mm-Lampen“ fasst

die Tabelle (unten) zusam-men. Dabei wurde eine Be-triebszeit der Beleuchtungvon zwölf Stunden täglichan 365 Tagen im Jahr zuGrunde gelegt.

Beim Einsatz der 36 Leuch-ten mit DreibandenlampenØ 16 mm sinkt die Emis-

sion des TreibhausgasesCO2 im Vergleich zu den59 Leuchten mit Ø 26 mm-Lampen um 2,3 Tonnen imJahr (39 Prozent) – beigleicher Beleuchtungsstär-ke und mindestens glei-cher Beleuchtungsqualität.

Auch die Anschaffungskos-ten verringern sich, denndie geringere Anzahl vonLeuchten senkt die Investi-tion. Weniger Leuchten be-

deuten außerdem wenigerMaterial und damit wenigerEnergieeaufwand für dieProduktion. Die eingesparteEnergie ist – wenn auchkein besonders großer –vor allem ein ökologischerVorteil.

Abb. 84: Die geringere Eigenabschattung der Ø 16 mm-Lampe(rechts) ermöglicht anders als bei Ø 26 mm-Lampen (links) Leuchtenmit höheren Wirkungsgraden.

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StromverbrauchkWh/a

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Leuchten mit EVG für Ø 16 mm-Lampen: Einsparungen

85

Umwelt- und Kostenvorteile von Leuchten mit EVG für Ø 16 mm-Lampen

Ökologischer ÖkonomischerVorteil Vorteil

Beleuchtungs- CO2-Emission: Energiekosten: system mit EVG Tonnen/Jahr Einsparung Euro/Jahr Einsparung

59 Leuchten mit Standard-Leuchtstofflampen Ø 26 mm 5,9 – 1.302 –

48 Leuchten mit Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 26 mm 4,9 17 % 1.088 17 %

36 Leuchten mit Dreibanden-Leuchtstofflampen Ø 16 mm„hohe Lichtausbeute“ 3,6 39 % 795 39 %

wirkungsgrad: Je höher erist, desto weniger Energiemuss eingesetzt werden,um die gewünschte Be-leuchtungsstärke zu errei-chen. Er wird u. a. von derRaumgeometrie, den Re-flexionsgraden der Raum-begrenzungsflächen unddem Leuchtenbetriebswir-kungsgrad bestimmt.

26

BeleuchtungsqualitätIn Bezug auf Beleuch-tungsqualität interessiertbei Leuchten ausschließlichdie Frage, wie sie das Lichtverteilen: direkt, direkt/in-direkt, indirekt? Diese sogenannte Lichtstärkever-teilung, beschrieben mitder Lichtstärkeverteilungs-kurve (LVK), sollte auf denBeleuchtungszweck abge-stimmt sein.

Die Wahl der richtigenLichtstärkeverteilung hängtauch mit dem Sich-Wohl-fühlen zusammen: InBüroräumen beispielsweiseentscheidet sich die Mehr-zahl der Menschen für di-rekt/indirektes Licht, weilsie die Deckenaufhellungdurch indirekte Lichtanteileals angenehm empfinden.

WirkungsgradeWie effektiv eine Leuchtedas Licht der in ihr betrie-benen Lampe(n) verteilt,beschreiben Leuchtenbe-triebs- und Beleuchtungs-wirkungsgrad.

Der Leuchtenbetriebswir-kungsgrad besagt, wie vielProzent des von einer odermehreren freistrahlendenLampe(n) bei einer Umge-bungstemperatur von25° C erzeugten Licht-stroms aus einer Leuchte(ebenfalls 25° C Umge-bungstemperatur) austritt.Demnach hat eine freistrah-lende, das Licht in alleRichtungen abgebendeLeuchte den besten Wir-kungsgrad – jedoch beischlechter Beleuchtungs-qualität.

Dieselbe freistrahlendeLeuchte hat aber einenschlechten Beleuchtungs-wirkungsgrad. Denn dergibt an, wie viel Prozentdes Lampen-Lichtstromsdorthin gelenkt wird, wodas Licht benötigt wird,zum Beispiel auf demSchreibtisch. Lichtlenken-de Elemente verbessernalso den Beleuchtungs-

Leuchten

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ONLichtstärke

Die Lichtstärke (Kurzzei-chen: I) ist der Teil desLichtstroms, der in einebestimmte Richtungstrahlt. Die räumliche Ver-teilung der Lichtstärke(Lichtstärkeverteilung)charakterisiert die Licht-ausstrahlung von Leuch-ten und Reflektorlampen.Die Lichtstärke wird inCandela (cd) gemessen.

LichtstärkeverteilungDie Lichtstärkeverteilungbeschreibt die räumlicheVerteilung der Lichtstärke.Form und Symmetrie derLichtstärkeverteilungkennzeichnen tief- undbreitstrahlende bzw. sym-metrisch und asymme-trisch strahlende Leuch-ten (oder Reflektorlam-pen). Zur Darstellungdient die Lichtstärkever-teilungskurve (LVK): Sieentsteht, wenn die in Po-larkoordinaten dargestell-ten Lichtstärken in ihrenverschiedenen Ausstrah-lungsrichtungen mitein-ander zu einem Kurven-zug verbunden werden.

WartungsfaktorDurch Alterung und Ver-schmutzung von Lampen,Leuchten und Raumober-flächen sinkt die Be-leuchtungsstärke (sieheAbb. 86). Das ist bereitsbei der Beleuchtungspla-nung zu beachten: DerWartungsfaktor berück-sichtigt alle Einflüsse aufdie Beleuchtungsanlage,zusätzlich erstellt der Pla-ner einen umfassendenWartungsplan. Die vonDIN EN 12464 vorgege-benen Mindest-Beleuch-tungsstärken sind War-tungswerte, die bei ho-hen Ansprüchen an dieSehaufgabe erhöht wer-den müssen. An ständigbesetzten Arbeitsplätzendarf der Wartungswertnicht unter 200 Lux lie-gen.

0Inbetriebnahme ➞ Betriebszeit

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Anlagenwertohne Wartung

Wartungswertbei Reinigungalle 3 Jahre

NeuwertNeuwert und Wartungswert

87

86

Bildnachweis/Literatur

Bildnachweis

Hartwig Stammler, DarmstadtAbbildungen 12–17, 24–30, 43, 50, 51, 55, 59, 79,85, 86

JARO Medien, Mönchengladbach3D-Visualisierungen (Abbildungen 18–21, 23)

Andreas Kelm, DarmstadtLampen, EVG, Trafo und Platine

Alle anderen Bilder und Abbildungen haben Mit-gliedsunternehmen der Fördergemeinschaft GutesLicht (FGL) zur Verfügung gestellt.

Literatur

DIN EN 12464 Licht und Beleuchtung – Beleuch-tung von Arbeitsstätten in Innenräumen (Teil 1)Ausgabe März 2003

DIN EN 12665 Licht und Beleuchtung – Grund-legende Begriffe und Kriterien für die Festlegungvon Anforderungen an die BeleuchtungAusgabe September 2002

DIN 5035 Beleuchtung mit künstlichem LichtTeile 1 bis 8

www.din.deDIN Deutsches Institut für Normung e. V., Burg-grafenstraße 6, 10787 Berlin

AG DALI – Handbuch „Digital AddressableLighting Interface – Eine Aktivität des Fachverban-des Elektroleuchten im ZVEI“, Hrsg.: Zentralver-band Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI)e.V./AG DALI, Frankfurt am Main 2002www.dali-ag.org, www.zvei.orgZVEI, Stresemannallee 19, 60596 Franfurt am Main

CELMA Guide for the application of Directive2000/55/EC on energy efficiency requirementsfor ballasts for fluorescent lighting, Hrsg.: CELMAFederation of National Manufacturers Associationsfor Luminaires and Electrotechnical Componentsfür Luminaires in the European Union, Brüssel2003 (Deutschsprachige Ausgabe über den ZVEI)www.celma.orgCELMA, Secretariat, Diamant Building, A. Reyerslaan 80, 81030 Brussels, Belgium

88 89

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92 93

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IV

Impressum

Dieses Heft ist die Num-mer 12 der Schriftenreihe Informationen zurLichtanwendung, mit der die Fördergemein-schaft Gutes Licht (FGL) übergute Beleuchtung mit künst-lichem Licht informiert.

Die Titel aller Hefte in fort-laufender Nummerierungsind auf der gegenüber-liegenden Seite aufgeführt.

Mit den abtrennbaren Post-karten dieser Seite könnenSie die Hefte bestellen. Siewerden Ihnen mit Rechnunggeliefert.

Herausgeber: Fördergemeinschaft Gutes Licht (FGL) Stresemannallee 1960596 Frankfurt am MainTelefon 069 6302-0Telefax 069 6302-317E-Mail fgl@zvei.org

Lichttechnische FördergemeinschaftBeratung: Gutes Licht

Redaktion und rfw. redaktion für Realisation: wirtschaftskommunikation

Darmstadt

Gestaltung: Breschinski/StammlerDarmstadt

DTP/Litho: Layout Service Darmstadt

Druck: westermann druckBraunschweig

Quellennachweis: In den Heften dieser Schriften-reihe wurden die jeweilsgültigen DIN-Normen undVDE-Vorschriften berücksichtigt.DIN-Normen:Beuth-Verlag GmbH10787 BerlinDIN-VDE-Normen:VDE-Verlag10625 Berlin

ISBN: 3-926193-12-3

Nachdruck: Mit Genehmigung des Herausge-bers gestattet.05/03/22/12IV

Gedruckt auf chlorfreigebleichtem Papier.

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utes Licht für Sport und Freizeit (9/01)

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Ideen für Gutes Licht zum

Wohnen (9/99)

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arketing mit Licht (4/02)

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Lichtforumkostenlos

* neue Ausgabe in Vorbereitung

Hefte 13 und 15 sind vergriffen

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Datum

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Bitte den A

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ostkarte nicht vergessen.

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Fördergemeinschaft

Gutes Licht

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Straße, P

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Ort

05/03/22/12

IV

Informationen von der Fördergemeinschaft Gutes Licht

Die FördergemeinschaftGutes Licht (FGL) infor-miert über die Vorteileguter Beleuchtung. Siehält zu allen Fragen deskünstlichen Lichts und sei-ner richtigen Anwendungumfangreiches Informa-tionsmaterial bereit. DieInformationen der FGLsind herstellerneutral undbasieren auf den ein-schlägigen technischenRegelwerken nach DINund VDE.

Informationen zur LichtanwendungDie Hefte 1 bis 16 dieserSchriftenreihe helfen allen,die auf dem Gebiet derBeleuchtung planen, Ent-scheidungen treffen undinvestieren, Grundkennt-nisse zu erwerben. Damitwird die Zusammenarbeitmit Fachleuten der Licht-und Elektrotechnik erleich-tert. Alle lichttechnischenAussagen sind grundsätz-licher Art.

LichtforumLichtforum behandeltaktuelle Fragen der Licht-anwendung und stellt Be-leuchtungstrends vor. Die-se „Fachinformationen fürBeleuchtung“ erscheinenin loser Folge.

www.licht.deIm Internet ist die FGLunter der Adresse

www.licht.de präsent. Tipps zur richti-gen Beleuchtung geben„Beleuchtungssituationen“mit Beispielen aus demprivaten und gewerbli-chen Bereich. Erläuterun-gen lichttechnischer Be-griffe stehen auf Mausklickzur Verfügung. Produkt-übersichten in den Be-leuchtungssituationensind mit der Liefermatrix„Produkte/Hersteller“ unddarin wiederum mit denAdressdaten der FGL-Mit-gliedsunternehmen ver-knüpft. Die Darstellungder gedruckten „Publika-tionen“ und „Surftipps“ er-gänzen das umfangreicheInformationsangebot.

Gutes Licht für Büros und Verwaltungsgebäude 4Gutes Licht für Sicherheit auf

Straßen, Wegen und Plätzen 3Gutes Licht für Schulen undBildungsstätten 2Die Beleuchtung

mit künstlichem Licht 1

Gutes Licht für Sport und Freizeit 8Gutes Licht

im Gesundheitswesen 7Gutes Licht für Verkaufund Präsentation 6Gutes Licht für

Handwerk und Industrie 5

Beleuchtungsqualitätmit Elektronik 12Gutes Licht für Hotellerie

und Gastronomie 11NotbeleuchtungSicherheitsbeleuchtung 10Repräsentative

Lichtgestaltung 9

Gutes Licht am Haus und im Garten 15 Stadtmarketing mit Licht 16Ideen für Gutes Licht

zum Wohnen 14Gutes Licht für kommunaleBauten und Anlagen 13

Hefte 13 und 15sind vergriffen.

Informationen zur LichtanwendungHeft 12

Beleuchtungsqualität mit Elektronik

Fördergemeinschaft Gutes Licht