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46. Beleuchtung

Kapitel-Editor:  Juan Guasch Farras


 

Inhaltsverzeichnis 

Abbildungen und Tabellen

Arten von Lampen und Beleuchtung
Richard Forster

Erforderliche Bedingungen für Visual
Fernando Ramos Pérez und Ana Hernández Calleja

Allgemeine Lichtverhältnisse
N. Alan Smith

Tische

Klicken Sie unten auf einen Link, um die Tabelle im Artikelkontext anzuzeigen.

1. Verbesserte Leistung und Wattzahl von einigen 1,500-mm-Leuchtstoffröhrenlampen
2. Typische Lampenwirkungsgrade
3. International Lamp Coding System (ILCOS) für einige Lampentypen
4. Gängige Farben und Formen von Glühlampen und ILCOS-Codes
5. Arten von Natriumdampf-Hochdrucklampen
6. Farbkontraste
7. Reflexionsfaktoren verschiedener Farben & Materialien
8. Empfohlene Niveaus der aufrechterhaltenen Beleuchtungsstärke für Orte/Aufgaben

Zahlen

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Mittwoch, Februar 16 2011 01: 28

Arten von Lampen und Beleuchtung

Eine Lampe ist ein Energiewandler. Obwohl es sekundäre Funktionen erfüllen kann, ist sein Hauptzweck die Umwandlung elektrischer Energie in sichtbare elektromagnetische Strahlung. Es gibt viele Möglichkeiten, Licht zu erzeugen. Das Standardverfahren zur Erzeugung von Allgemeinbeleuchtung ist die Umwandlung elektrischer Energie in Licht.

Arten von Licht

Glühen

Wenn Festkörper und Flüssigkeiten erhitzt werden, geben sie bei Temperaturen über 1,000 K sichtbare Strahlung ab; dies wird als Glühen bezeichnet.

Eine solche Erwärmung ist die Grundlage der Lichterzeugung in Glühlampen: Ein elektrischer Strom fließt durch einen dünnen Wolframdraht, dessen Temperatur je nach Lampentyp und Anwendung auf etwa 2,500 bis 3,200 K ansteigt.

Dieser Methode ist eine Grenze gesetzt, die durch das Plancksche Gesetz für die Leistung eines schwarzen Strahlers beschrieben wird, wonach die spektrale Verteilung der abgestrahlten Energie mit der Temperatur zunimmt. Bei etwa 3,600 K und darüber gibt es eine deutliche Verstärkung der Emission sichtbarer Strahlung, und die Wellenlänge der maximalen Leistung verschiebt sich in den sichtbaren Bereich. Diese Temperatur liegt nahe am Schmelzpunkt von Wolfram, das für das Filament verwendet wird, sodass die praktische Temperaturgrenze bei etwa 2,700 K liegt, oberhalb derer die Filamentverdampfung übermäßig wird. Eine Folge dieser spektralen Verschiebungen ist, dass ein Großteil der emittierten Strahlung nicht als Licht, sondern als Wärme im Infrarotbereich abgegeben wird. Filamentlampen können daher effektive Heizgeräte sein und werden in Lampen verwendet, die zum Trocknen von Drucken, zur Lebensmittelzubereitung und zur Tieraufzucht bestimmt sind.

Elektrische Entladung

Elektrische Entladung ist eine Technik, die in modernen Lichtquellen für Gewerbe und Industrie wegen der effizienteren Lichterzeugung verwendet wird. Einige Lampentypen kombinieren die elektrische Entladung mit Photolumineszenz.

Ein durch ein Gas geleiteter elektrischer Strom regt die Atome und Moleküle an, Strahlung mit einem für die vorhandenen Elemente charakteristischen Spektrum auszusenden. Üblicherweise werden zwei Metalle verwendet, Natrium und Quecksilber, da ihre Eigenschaften nützliche Strahlungen innerhalb des sichtbaren Spektrums ergeben. Keines der Metalle emittiert ein kontinuierliches Spektrum und Entladungslampen haben selektive Spektren. Ihre Farbwiedergabe wird niemals mit kontinuierlichen Spektren identisch sein. Entladungslampen werden oft als Hochdruck oder Niederdruck klassifiziert, obwohl diese Begriffe nur relativ sind, und eine Hochdrucknatriumlampe bei unter einer Atmosphäre arbeitet.

Arten von Lumineszenz

Photolumineszenz tritt auf, wenn Strahlung von einem Festkörper absorbiert und dann mit einer anderen Wellenlänge wieder emittiert wird. Wenn die reemittierte Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, wird der Prozess aufgerufen Fluoreszenz or Phosphoreszenz.

Elektrolumineszenz tritt auf, wenn Licht durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, der durch bestimmte Festkörper, wie z. B. Phosphormaterialien, geleitet wird. Es wird für selbstleuchtende Schilder und Instrumententafeln verwendet, hat sich jedoch nicht als praktische Lichtquelle für die Beleuchtung von Gebäuden oder Außenbereichen erwiesen.

Evolution der elektrischen Lampen

Obwohl der technologische Fortschritt die Herstellung verschiedener Lampen ermöglicht hat, waren die Hauptfaktoren, die ihre Entwicklung beeinflussten, externe Marktkräfte. Beispielsweise war die Herstellung von Glühlampen, die zu Beginn dieses Jahrhunderts verwendet wurden, erst möglich, nachdem gute Vakuumpumpen und das Ziehen von Wolframdraht verfügbar waren. Es war jedoch die groß angelegte Erzeugung und Verteilung von Strom zur Deckung der Nachfrage nach elektrischer Beleuchtung, die das Marktwachstum bestimmte. Elektrische Beleuchtung bot viele Vorteile gegenüber gas- oder ölerzeugtem Licht, wie z. B. Dauerlicht, das nur selten gewartet werden muss, sowie die erhöhte Sicherheit, dass keine offene Flamme und keine lokalen Nebenprodukte der Verbrennung vorhanden sind.

In der Zeit des Aufschwungs nach dem Zweiten Weltkrieg stand die Produktivität im Vordergrund. Die Leuchtstoffröhre wurde zur dominierenden Lichtquelle, weil sie eine schattenfreie und vergleichsweise wärmefreie Beleuchtung von Fabriken und Büros bei maximaler Raumnutzung ermöglichte. Die Anforderungen an Lichtleistung und Wattleistung für eine typische 1,500-mm-Leuchtstoffröhre sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1. Verbesserte Lichtleistung und Leistungsanforderungen einiger typischer 1,500-mm-Leuchtstoffröhrenlampen

Bewertung (W)

Durchmesser (mm)

Gasfüllung

Lichtleistung (Lumen)

80

38

Argon

4,800

65

38

Argon

4,900

58

25

Krypton

5,100

50

25

Argon

5,100
(Hochfrequenzgetriebe)

 

In den 1970er Jahren stiegen die Ölpreise und die Energiekosten wurden zu einem erheblichen Teil der Betriebskosten. Der Markt forderte Leuchtstofflampen, die bei geringerem Stromverbrauch die gleiche Lichtmenge erzeugen. Das Lampendesign wurde in mehrfacher Hinsicht verfeinert. Mit dem Ende des Jahrhunderts wächst das Bewusstsein für globale Umweltprobleme. Die bessere Nutzung knapper werdender Rohstoffe, das Recycling oder die sichere Entsorgung von Produkten und die anhaltende Sorge um den Energieverbrauch (insbesondere aus fossilen Brennstoffen gewonnene Energie) wirken sich auf aktuelle Lampendesigns aus.

Leistungskriterien

Die Leistungskriterien variieren je nach Anwendung. Im Allgemeinen gibt es keine besondere Wichtigkeitshierarchie dieser Kriterien.

Lichtleistung: Die Lumenleistung einer Lampe bestimmt ihre Eignung in Bezug auf den Umfang der Installation und die erforderliche Beleuchtungsmenge.

Farbeindruck und Farbwiedergabe: Für Farbeindruck und Farbwiedergabe gelten separate Skalen und Zahlenwerte. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Zahlen nur Richtwerte darstellen und einige nur Annäherungen sind. Eignungsbewertungen sollten nach Möglichkeit mit tatsächlichen Lampen und mit den für die Situation zutreffenden Farben oder Materialien vorgenommen werden.

Lebensdauer der Lampe: Die meisten Lampen müssen während der Lebensdauer der Beleuchtungsanlage mehrmals ausgetauscht werden, und Designer sollten die Unannehmlichkeiten für die Bewohner durch ungewöhnliche Ausfälle und Wartungsarbeiten minimieren. Lampen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Die erwartete durchschnittliche Lebensdauer ist oft ein Kompromiss zwischen Kosten und Leistung. Beispielsweise hat die Lampe eines Diaprojektors eine Lebensdauer von einigen hundert Stunden, da die maximale Lichtleistung für die Bildqualität wichtig ist. Im Gegensatz dazu dürfen einige Straßenbeleuchtungslampen alle zwei Jahre ausgetauscht werden, was etwa 8,000 Brennstunden entspricht.

Außerdem wird die Lampenlebensdauer von den Betriebsbedingungen beeinflusst, und daher gibt es keine einfache Zahl, die unter allen Bedingungen zutrifft. Außerdem kann die effektive Lampenlebensdauer durch unterschiedliche Fehlermodi bestimmt werden. Einem physikalischen Versagen, wie z. B. einem Glühfaden- oder Lampenbruch, kann eine Verringerung der Lichtleistung oder eine Veränderung des Farberscheinungsbildes vorausgehen. Die Lampenlebensdauer wird durch äußere Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Vibration, Starthäufigkeit, Schwankungen der Versorgungsspannung, Ausrichtung usw. beeinflusst.

Es sollte beachtet werden, dass die für einen Lampentyp angegebene durchschnittliche Lebensdauer die Zeit für 50 % Ausfall einer Charge von Testlampen ist. Diese Definition des Lebens ist wahrscheinlich nicht auf viele gewerbliche oder industrielle Anlagen anwendbar; Daher ist die praktische Lampenlebensdauer normalerweise geringer als die veröffentlichten Werte, die nur zum Vergleich verwendet werden sollten.

effizienz: Als allgemeine Regel gilt, dass sich die Effizienz eines bestimmten Lampentyps mit zunehmender Nennleistung verbessert, da die meisten Lampen einen festen Verlust haben. Unterschiedliche Arten von Lampen weisen jedoch deutliche Unterschiede in der Effizienz auf. Es sollten Lampen mit der höchsten Effizienz verwendet werden, sofern die Kriterien Größe, Farbe und Lebensdauer ebenfalls erfüllt werden. Energieeinsparungen sollten nicht zu Lasten des Sehkomforts oder der Leistungsfähigkeit der Bewohner gehen. Einige typische Wirksamkeiten sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2. Typische Lampenwirkungsgrade

Lampenwirkungsgrade

 

100-W-Glühlampe

14 Lumen/Watt

58 W Leuchtstoffröhre

89 Lumen/Watt

400 W Hochdrucknatrium

125 Lumen/Watt

131 W Niederdruck-Natrium

198 Lumen/Watt

 

Hauptlampentypen

Im Laufe der Jahre wurden mehrere Nomenklatursysteme durch nationale und internationale Standards und Register entwickelt.

1993 veröffentlichte die International Electrotechnical Commission (IEC) ein neues Internationales Lampencodierungssystem (ILCOS), das bestehende nationale und regionale Codierungssysteme ersetzen soll. Eine Liste einiger ILCOS-Kurzformcodes für verschiedene Lampen ist in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3. International Lamp Coding System (ILCOS) Kurzform-Codierungssystem für einige Lampentypen

Typschlüssel)

Übliche Nennwerte (Watt)

Farbwiedergabe

Farbtemperatur (K)

Lebensdauer (Stunden)

Kompaktleuchtstofflampen (FS)

5-55

gut

2,700-5,000

5,000-10,000

Quecksilber-Hochdrucklampen (QE)

80-750

Messe

3,300-3,800

20,000

Natriumdampf-Hochdrucklampen (S-)

50-1,000

schlecht bis gut

2,000-2,500

6,000-24,000

Glühlampen (I)

5-500

gut

2,700

1,000-3,000

Induktionslampen (XF)

23-85

gut

3,000-4,000

10,000-60,000

Niederdruck-Natriumlampen (LS)

26-180

monochromatische gelbe Farbe

1,800

16,000

Niedervolt-Halogenglühlampen (HS)

12-100

gut

3,000

2,000-5,000

Halogen-Metalldampflampen (M-)

35-2,000

gut bis großartig

3,000-5,000

6,000-20,000

Stabförmige Leuchtstofflampen (FD)

4-100

fair bis gut

2,700-6,500

10,000-15,000

Halogenglühlampen (HS)

100-2,000

gut

3,000

2,000-4,000

 

Glühlampen

Diese Lampen verwenden einen Wolframfaden in einem Inertgas oder Vakuum mit einer Glashülle. Das Inertgas unterdrückt die Wolframverdampfung und verringert die Hüllschwärzung. Es gibt eine große Vielfalt an Lampenformen, die überwiegend dekorativ wirken. Der Aufbau einer typischen Lampe des General Lighting Service (GLS) ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Aufbau einer GLS-Lampe

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Glühlampen sind auch in einer großen Auswahl an Farben und Oberflächen erhältlich. Die ILCOS-Codes und einige typische Formen sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4. Gängige Farben und Formen von Glühlampen mit ihren ILCOS-Codes

Farbe/Form

Code

Auswahl aufheben

/C

vereist

/F

Weiß

/W

Rot

/R

Blau

/B

Grün

/G

Gelb

/Y

Birnenförmig (GLS)

IA

Duftkerze

IB

Konisch

IC

Kugelförmig

IG

Mushroom

IM

 

Glühlampen sind aufgrund ihrer geringen Kosten und kompakten Größe immer noch beliebt für die Haushaltsbeleuchtung. Bei kommerzieller und industrieller Beleuchtung verursacht die geringe Effizienz jedoch sehr hohe Betriebskosten, sodass Entladungslampen die normale Wahl sind. Eine 100-W-Lampe hat eine typische Effizienz von 14 Lumen/Watt im Vergleich zu 96 Lumen/Watt für eine 36-W-Leuchtstofflampe.

Glühlampen lassen sich einfach durch Reduzierung der Versorgungsspannung dimmen und werden immer noch dort eingesetzt, wo Dimmen ein gewünschtes Steuerungsmerkmal ist.

Der Wolframfaden ist eine kompakte Lichtquelle, die durch Reflektoren oder Linsen leicht fokussiert werden kann. Glühlampen sind nützlich für die Beleuchtung von Displays, bei denen eine Richtungssteuerung erforderlich ist.

Wolfram-Halogenlampen

Diese ähneln Glühlampen und erzeugen Licht auf die gleiche Weise aus einem Wolframfaden. Der Kolben enthält jedoch Halogengas (Brom oder Jod), das bei der Kontrolle der Wolframverdampfung aktiv ist. Siehe Abbildung 2.

Abbildung 2. Der Halogenkreislauf

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Grundlegend für den Halogenkreislauf ist eine Kolbenwandtemperatur von mindestens 250 °C, damit das Wolframhalogenid gasförmig bleibt und nicht an der Kolbenwand kondensiert. Diese Temperatur bedeutet Kolben aus Quarz anstelle von Glas. Mit Quarz ist es möglich, die Kolbengröße zu reduzieren.

Die meisten Wolfram-Halogenlampen haben eine längere Lebensdauer als vergleichbare Glühlampen, und der Glühfaden hat eine höhere Temperatur, wodurch mehr Licht und eine weißere Farbe erzeugt werden.

Wolfram-Halogenlampen sind dort populär geworden, wo geringe Größe und hohe Leistung die Hauptanforderung sind. Typische Beispiele sind Bühnenbeleuchtung, einschließlich Film und Fernsehen, wo Richtungssteuerung und Dimmen übliche Anforderungen sind.

Niedervolt-Halogen-Wolframlampen

Diese wurden ursprünglich für Dia- und Filmprojektoren entwickelt. Bei 12 V wird das Filament für die gleiche Wattzahl wie 230 V kleiner und dicker. Diese lässt sich effizienter fokussieren, und die größere Filamentmasse ermöglicht eine höhere Betriebstemperatur, wodurch die Lichtausbeute steigt. Das dicke Filament ist robuster. Diese Vorteile wurden als nützlich für den kommerziellen Displaymarkt erkannt, und obwohl ein Abwärtstransformator erforderlich ist, dominieren diese Lampen jetzt die Schaufensterbeleuchtung. Siehe Abbildung 3.

Abbildung 3. Dichroitische Niedervolt-Reflektorlampe

LIG010F3

Nutzer von Filmprojektoren wollen zwar möglichst viel Licht, aber zu viel Hitze schadet dem Dia-Medium. Es wurde ein spezieller Reflektortyp entwickelt, der nur die sichtbare Strahlung reflektiert und Infrarotstrahlung (Wärme) durch die Rückseite der Lampe passieren lässt. Dieses Feature ist mittlerweile Bestandteil vieler Niedervolt-Reflektorlampen für die Displaybeleuchtung sowie Projektorausrüstung.

 

 

 

Spannungsempfindlichkeit: Alle Glühlampen reagieren empfindlich auf Spannungsschwankungen, wodurch Lichtleistung und Lebensdauer beeinträchtigt werden. Die europaweite „Harmonisierung“ der Versorgungsspannung bei 230 V wird durch eine Erweiterung der Toleranzen erreicht, mit denen die Erzeugungsbehörden operieren können. Die Bewegung geht in Richtung ±10 %, was einem Spannungsbereich von 207 bis 253 V entspricht. Glüh- und Halogenlampen können in diesem Bereich nicht sinnvoll betrieben werden, daher muss die tatsächliche Versorgungsspannung an die Lampenleistung angepasst werden. Siehe Abbildung 4.

Abbildung 4. GLS-Glühlampen und Versorgungsspannung

LIG010F4

Entladungslampen werden ebenfalls von dieser großen Spannungsschwankung beeinflusst, daher wird die richtige Spezifikation der Betriebsgeräte wichtig.

 

 

 

 

 

 

 

Röhrenförmige Leuchtstofflampen

Dies sind Niederdruck-Quecksilberlampen und als „Heißkathoden“- und „Kaltkathoden“-Versionen erhältlich. Ersteres ist die herkömmliche Leuchtstoffröhre für Büros und Fabriken; „Heißkathode“ bezieht sich auf das Starten der Lampe durch Vorheizen der Elektroden, um eine ausreichende Ionisierung des Gases und des Quecksilberdampfes zum Aufbau der Entladung zu erzeugen.

Kaltkathodenlampen werden hauptsächlich für Schilder und Werbung verwendet. Siehe Abbildung 5.

Abbildung 5. Prinzip einer Leuchtstofflampe

LIG010F5

Leuchtstofflampen benötigen externe Vorschaltgeräte zum Starten und zur Steuerung des Lampenstroms. Neben der geringen Menge Quecksilberdampf gibt es ein Startgas (Argon oder Krypton).

Der niedrige Quecksilberdruck erzeugt eine Entladung von blassblauem Licht. Der Großteil der Strahlung liegt im UV-Bereich bei 254 nm, einer für Quecksilber charakteristischen Strahlungsfrequenz. Innerhalb der Röhrenwand befindet sich eine dünne Phosphorbeschichtung, die das UV absorbiert und die Energie als sichtbares Licht abstrahlt. Die Farbqualität des Lichts wird durch die Phosphorbeschichtung bestimmt. Es ist eine Reihe von Leuchtstoffen mit unterschiedlichem Farberscheinungsbild und Farbwiedergabe erhältlich.

In den 1950er Jahren boten die verfügbaren Leuchtstoffe eine Auswahl an angemessener Wirksamkeit (60 Lumen/Watt) mit Lichtmangel in Rot und Blau oder eine verbesserte Farbwiedergabe von „Deluxe“-Leuchtstoffen mit geringerer Effizienz (40 Lumen/Watt).

In den 1970er Jahren wurden neue, schmalbandige Leuchtstoffe entwickelt. Diese strahlten separat rotes, blaues und grünes Licht aus, erzeugten aber kombiniert weißes Licht. Die Anpassung der Proportionen ergab eine Reihe unterschiedlicher Farberscheinungen, alle mit einer ähnlich hervorragenden Farbwiedergabe. Diese drei Leuchtstoffe sind effizienter als die früheren Typen und stellen die beste wirtschaftliche Beleuchtungslösung dar, auch wenn die Lampen teurer sind. Verbesserte Wirksamkeit reduziert Betriebs- und Installationskosten.

Das Tri-Phosphor-Prinzip wurde durch Multi-Phosphor-Lampen erweitert, wo eine kritische Farbwiedergabe erforderlich ist, wie z. B. für Kunstgalerien und industrielle Farbabstimmung.

Die modernen Schmalband-Leuchtstoffe sind haltbarer, haben eine bessere Lichtstromerhaltung und verlängern die Lampenlebensdauer.

Kompaktleuchtstofflampen

Die Leuchtstoffröhre ist aufgrund ihrer linearen Form kein praktischer Ersatz für die Glühlampe. Kleine Röhren mit schmaler Bohrung können auf ungefähr die gleiche Größe wie die Glühlampe konfiguriert werden, aber dies erlegt dem Leuchtstoffmaterial eine viel höhere elektrische Belastung auf. Die Verwendung von Tri-Phosphoren ist wesentlich, um eine akzeptable Lampenlebensdauer zu erreichen. Siehe Abbildung 6.

Abbildung 6. Kompaktleuchtstofflampe mit vier Beinen

LIG010F6

Alle Kompaktleuchtstofflampen verwenden Tri-Phosphores, wenn sie also zusammen mit linearen Leuchtstofflampen verwendet werden, sollten letztere ebenfalls Tri-Phosphor sein, um Farbkonsistenz zu gewährleisten.

Einige Kompaktlampen beinhalten das Betriebsgerät, um Nachrüstgeräte für Glühlampen zu bilden. Das Sortiment wächst und ermöglicht eine einfache Aufrüstung bestehender Installationen auf energieeffizientere Beleuchtung. Diese integrierten Einheiten sind nicht zum Dimmen geeignet, wo dies Teil der ursprünglichen Steuerung war.

 

 

 

 

Elektronisches Hochfrequenz-Vorschaltgerät: Wird die normale Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz auf 30 kHz erhöht, ergibt sich ein 10 %iger Wirkungsgradgewinn von Leuchtstoffröhren. Elektronische Schaltungen können einzelne Lampen mit solchen Frequenzen betreiben. Die elektronische Schaltung ist so ausgelegt, dass sie bei reduzierter Lampenleistung die gleiche Lichtleistung wie drahtgewickelte Vorschaltgeräte liefert. Dies bietet Kompatibilität des Lumenpakets mit dem Vorteil, dass eine reduzierte Lampenbelastung die Lampenlebensdauer erheblich verlängert. Elektronische Vorschaltgeräte können über einen Bereich von Versorgungsspannungen betrieben werden.

Es gibt keinen gemeinsamen Standard für elektronische Vorschaltgeräte, und die Lampenleistung kann von den veröffentlichten Informationen der Lampenhersteller abweichen.

Die Verwendung elektronischer Hochfrequenzgeräte beseitigt das normale Problem des Flimmerns, auf das einige Insassen möglicherweise empfindlich reagieren.

Induktionslampen

Lampen, die das Induktionsprinzip verwenden, sind kürzlich auf dem Markt erschienen. Sie sind Quecksilber-Niederdrucklampen mit Tri-Phosphor-Beschichtung und ähneln als Lichterzeuger Leuchtstofflampen. Die Energie wird durch hochfrequente Strahlung mit etwa 2.5 MHz von einer zentral in der Lampe positionierten Antenne auf die Lampe übertragen. Es gibt keine physische Verbindung zwischen dem Lampenkolben und der Spule. Ohne Elektroden oder andere Drahtverbindungen ist der Aufbau des Entladungsgefäßes einfacher und haltbarer. Die Lampenlebensdauer wird hauptsächlich durch die Zuverlässigkeit der elektronischen Komponenten und den Lichtstromerhalt der Phosphorbeschichtung bestimmt.

Hochdruck-Quecksilberlampen

Hochdruckentladungen sind kompakter und haben höhere elektrische Lasten; daher benötigen sie Quarzentladungsröhren, um dem Druck und der Temperatur standzuhalten. Die Lichtbogenröhre ist in einer äußeren Glashülle mit einer Stickstoff- oder Argon-Stickstoff-Atmosphäre enthalten, um Oxidation und Lichtbogenbildung zu reduzieren. Der Kolben filtert effektiv die UV-Strahlung von der Lichtbogenröhre. Siehe Abbildung 7.

Abbildung 7. Konstruktion der Quecksilberlampe

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Bei hohem Druck ist die Quecksilberentladung hauptsächlich blaue und grüne Strahlung. Zur Verbesserung der Farbe fügt eine Phosphorbeschichtung des Außenkolbens rotes Licht hinzu. Es gibt Deluxe-Versionen mit erhöhtem Rotanteil, die eine höhere Lichtausbeute und eine verbesserte Farbwiedergabe bieten.

Alle Hochdruckentladungslampen brauchen Zeit, um ihre volle Leistung zu erreichen. Die anfängliche Entladung erfolgt über die leitende Gasfüllung, und das Metall verdampft, wenn die Lampentemperatur ansteigt.

Bei stabilem Druck startet die Lampe ohne spezielle Vorschaltgeräte nicht sofort neu. Es gibt eine Verzögerung, während der die Lampe ausreichend abkühlt und der Druck abfällt, so dass die normale Versorgungsspannung oder der Zündschaltkreis ausreichen, um den Lichtbogen wiederherzustellen.

Entladungslampen haben eine negative Widerstandscharakteristik, und daher ist das externe Vorschaltgerät erforderlich, um den Strom zu steuern. Aufgrund dieser Vorschaltgerätekomponenten treten Verluste auf, daher sollte der Benutzer die Gesamtwattzahl berücksichtigen, wenn er die Betriebskosten und die elektrische Installation berücksichtigt. Es gibt eine Ausnahme für Hochdruck-Quecksilberlampen, und ein Typ enthält einen Wolframfaden, der sowohl als Strombegrenzungsvorrichtung fungiert als auch der blau/grünen Entladung warme Farben hinzufügt. Dies ermöglicht den direkten Austausch von Glühlampen.

Obwohl Quecksilberlampen eine lange Lebensdauer von etwa 20,000 Stunden haben, fällt die Lichtleistung am Ende dieses Zeitraums auf etwa 55 % der Anfangsleistung ab, und daher kann die wirtschaftliche Lebensdauer kürzer sein.

Halogen-Metalldampflampen

Die Farbe und Lichtleistung von Quecksilberentladungslampen kann verbessert werden, indem dem Quecksilberbogen verschiedene Metalle hinzugefügt werden. Für jede Lampe ist die Dosis gering, und für eine genaue Anwendung ist es bequemer, die Metalle in Pulverform als Halogenide zu handhaben. Dieser zerfällt beim Aufwärmen der Lampe und gibt das Metall frei.

Eine Metallhalogenidlampe kann eine Reihe verschiedener Metalle verwenden, die jeweils eine bestimmte charakteristische Farbe abgeben. Diese beinhalten:

  • Dysprosium – breites Blaugrün
  • Indium – schmales Blau
  • Lithium – schmal rot
  • Scandium – breites Blaugrün
  • Natrium – schmal gelb
  • Thallium – schmales Grün
  • Zinn – breites Orangerot

 

Es gibt keine Standardmischung von Metallen, daher sind Metallhalogenidlampen verschiedener Hersteller möglicherweise nicht in Aussehen oder Betriebsleistung kompatibel. Für Lampen mit niedrigeren Nennleistungen von 35 bis 150 W besteht eine engere physikalische und elektrische Kompatibilität mit einem gemeinsamen Standard.

Halogen-Metalldampflampen erfordern Vorschaltgeräte, aber die mangelnde Kompatibilität bedeutet, dass jede Kombination von Lampe und Vorschaltgerät aufeinander abgestimmt werden muss, um korrekte Start- und Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Niederdruck-Natriumdampflampen

Die Lichtbogenröhre hat eine ähnliche Größe wie die Leuchtstoffröhre, besteht jedoch aus speziellem Schichtglas mit einer natriumbeständigen Innenbeschichtung. Die Lichtbogenröhre hat eine schmale „U“-Form und ist in einem äußeren Vakuummantel enthalten, um die thermische Stabilität zu gewährleisten. Während des Startvorgangs leuchten die Lampen durch die Neongasfüllung stark rot.

Die charakteristische Strahlung von Niederdruck-Natriumdampf ist ein monochromatisches Gelb. Dies liegt nahe an der Spitzenempfindlichkeit des menschlichen Auges, und Niederdruck-Natriumlampen sind mit fast 200 Lumen/Watt die effizientesten Lampen, die es gibt. Die Anwendungen sind jedoch auf Orte beschränkt, an denen die Farbunterscheidung keine visuelle Bedeutung hat, wie Fernstraßen und Unterführungen sowie Wohnstraßen.

In vielen Situationen werden diese Lampen durch Natriumdampf-Hochdrucklampen ersetzt. Ihre kleinere Größe bietet eine bessere optische Kontrolle, insbesondere für die Straßenbeleuchtung, bei der die Besorgnis über übermäßiges Himmelslicht wächst.

Natriumdampf-Hochdrucklampen

Diese Lampen ähneln Hochdruck-Quecksilberlampen, bieten jedoch eine bessere Effizienz (über 100 Lumen/Watt) und eine hervorragende Lichtstromerhaltung. Die reaktive Natur von Natrium erfordert, dass die Lichtbogenröhre aus durchscheinendem polykristallinem Aluminiumoxid hergestellt wird, da Glas oder Quarz ungeeignet sind. Der äußere Glaskolben enthält ein Vakuum, um Lichtbögen und Oxidation zu verhindern. Es gibt keine UV-Strahlung von der Natriumentladung, daher sind Phosphorbeschichtungen wertlos. Einige Glühbirnen sind mattiert oder beschichtet, um die Lichtquelle zu streuen. Siehe Abbildung 8.

Abbildung 8. Aufbau einer Natriumdampf-Hochdrucklampe

LIG010F8

Wenn der Natriumdruck erhöht wird, wird die Strahlung zu einem breiten Band um den gelben Peak herum, und das Erscheinungsbild ist goldweiß. Mit zunehmendem Druck sinkt jedoch der Wirkungsgrad. Derzeit sind drei verschiedene Arten von Natriumdampf-Hochdrucklampen erhältlich, wie in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5. Arten von Hochdrucknatriumlampen

Lampentyp (Code)

Farbe (K)

Wirksamkeit (Lumen/Watt)

Lebensdauer (Stunden)

Normen

2,000

110

24,000

Luxus-

2,200

80

14,000

Weiß (Sohn)

2,500

50

 

 

Im Allgemeinen werden die Standardlampen für die Außenbeleuchtung, Luxuslampen für industrielle Innenräume und White SON für kommerzielle/Display-Anwendungen verwendet.

Dimmen von Entladungslampen

Die Hochdrucklampen können nicht zufriedenstellend gedimmt werden, da eine Veränderung der Lampenleistung den Druck und damit die grundsätzlichen Eigenschaften der Lampe verändert.

Leuchtstofflampen können unter Verwendung von Hochfrequenzversorgungen gedimmt werden, die typischerweise innerhalb der elektronischen Vorschaltgeräte erzeugt werden. Das Farbbild bleibt sehr konstant. Darüber hinaus ist die Lichtleistung ungefähr proportional zur Lampenleistung, was zu einer Einsparung an elektrischer Energie führt, wenn die Lichtleistung reduziert wird. Durch Integrieren der Lichtleistung der Lampe in das vorherrschende Niveau des natürlichen Tageslichts kann in einem Innenraum eine nahezu konstante Beleuchtungsstärke bereitgestellt werden.

 

Hintergrund

Mittwoch, Februar 16 2011 23: 43

Erforderliche Bedingungen für Sehkomfort

Menschen besitzen eine außergewöhnliche Fähigkeit, sich an ihre Umwelt und ihre unmittelbare Umgebung anzupassen. Von allen Arten von Energie, die der Mensch nutzen kann, ist Licht die wichtigste. Licht ist ein Schlüsselelement für unsere Sehfähigkeit, und es ist notwendig, die Form, die Farbe und die Perspektive der Objekte, die uns in unserem täglichen Leben umgeben, zu schätzen. Die meisten Informationen, die wir durch unsere Sinne erhalten, erhalten wir durch das Sehen – fast 80 %. Sehr oft, und weil wir es so gewohnt sind, es zur Verfügung zu haben, nehmen wir es als selbstverständlich hin. Wir sollten jedoch nicht vergessen, dass Aspekte des menschlichen Wohlergehens, wie unser Geisteszustand oder unser Ermüdungsgrad, von der Beleuchtung und der Farbe der Dinge, die uns umgeben, beeinflusst werden. Aus Sicht der Arbeitssicherheit sind Sehleistung und Sehkomfort von außerordentlicher Bedeutung. Dies liegt daran, dass viele Unfälle unter anderem auf Beleuchtungsmängel oder Fehler des Arbeiters zurückzuführen sind, weil er oder sie Schwierigkeiten hat, Gegenstände oder die mit Maschinen, Transportmitteln, gefährlichen Containern usw. verbundenen Risiken zu identifizieren.

Sehstörungen im Zusammenhang mit Mängeln im Beleuchtungssystem sind am Arbeitsplatz üblich. Aufgrund der Anpassungsfähigkeit des Sehvermögens an Situationen mit unzureichender Beleuchtung werden diese Aspekte manchmal nicht so ernst genommen, wie sie sein sollten.

Das richtige Design eines Beleuchtungssystems sollte optimale Bedingungen für Sehkomfort bieten. Zur Erreichung dieses Ziels sollte eine frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Architekten, Lichtplanern und den für die Hygiene auf der Baustelle Verantwortlichen etabliert werden. Diese Zusammenarbeit sollte dem Beginn des Projekts vorangehen, um Fehler zu vermeiden, die nach Abschluss des Projekts schwer zu korrigieren wären. Zu den wichtigsten Aspekten, die beachtet werden sollten, gehören der verwendete Lampentyp und das zu installierende Beleuchtungssystem, die Verteilung der Leuchtdichte, die Beleuchtungseffizienz und die spektrale Zusammensetzung des Lichts.

Die Tatsache, dass Licht und Farbe die Produktivität und das psychophysiologische Wohlbefinden des Arbeiters beeinflussen, sollte die Initiativen von Beleuchtungstechnikern, Physiologen und Ergonomen ermutigen, die günstigsten Licht- und Farbbedingungen an jedem Arbeitsplatz zu untersuchen und zu bestimmen. Die Kombination der Beleuchtung, der Kontrast der Leuchtdichten, die Lichtfarbe, die Farbwiedergabe oder die Auswahl der Farben sind die Elemente, die das Farbklima und den Sehkomfort bestimmen.

Faktoren, die den visuellen Komfort bestimmen

Die Voraussetzungen, die ein Beleuchtungssystem erfüllen muss, um die Voraussetzungen für den Sehkomfort zu schaffen, sind folgende:

  • gleichmäßige Beleuchtung
  • optimale Leuchtdichte
  • keine Blendung
  • ausreichende Kontrastbedingungen
  • richtige Farben
  • kein Stroboskopeffekt oder intermittierendes Licht.

 

Es ist wichtig, Licht am Arbeitsplatz nicht nur nach quantitativen, sondern auch nach qualitativen Kriterien zu betrachten. Der erste Schritt besteht darin, den Arbeitsplatz, die erforderliche Genauigkeit der ausgeführten Aufgaben, den Arbeitsumfang, die Mobilität des Arbeitnehmers usw. zu untersuchen. Licht sollte sowohl diffuse als auch direkte Strahlungsanteile enthalten. Das Ergebnis der Kombination erzeugt Schatten von größerer oder geringerer Intensität, die es dem Arbeiter ermöglichen, die Form und Position von Objekten am Arbeitsplatz wahrzunehmen. Störende Spiegelungen, die das Erkennen von Details erschweren, sollten ebenso eliminiert werden wie übermäßige Blendung oder tiefe Schatten.

Die regelmäßige Wartung der Beleuchtungsanlage ist sehr wichtig. Ziel ist es, die Alterung von Lampen und die Ansammlung von Staub auf den Leuchten zu verhindern, was zu einem ständigen Lichtverlust führt. Aus diesem Grund ist es wichtig, wartungsfreundliche Lampen und Systeme auszuwählen. Eine Glühbirne behält ihre Effizienz bis kurz vor dem Ausfall bei, aber das ist bei Leuchtstoffröhren nicht der Fall, deren Leistung nach tausend Betriebsstunden auf 75 % sinken kann.

Beleuchtungsstufen

Jede Aktivität erfordert ein bestimmtes Beleuchtungsniveau in dem Bereich, in dem die Aktivität stattfindet. Generell gilt, je höher die Schwierigkeit der visuellen Wahrnehmung, desto höher sollte auch die durchschnittliche Beleuchtungsstärke sein. In verschiedenen Veröffentlichungen gibt es Richtlinien für Mindestbeleuchtungsstärken in Verbindung mit verschiedenen Aufgaben. Konkret wurden die in Abbildung 1 aufgeführten Werte den europäischen Normen CENTC 169 entnommen und basieren mehr auf Erfahrung als auf wissenschaftlichen Erkenntnissen.

Abbildung 1. Beleuchtungsstärke als Funktion der durchgeführten Aufgaben

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Die Beleuchtungsstärke wird mit einem Luxometer gemessen, das Lichtenergie in ein elektrisches Signal umwandelt, das dann verstärkt wird und ein einfaches Ablesen auf einer kalibrierten Lux-Skala ermöglicht. Bei der Auswahl einer bestimmten Beleuchtungsstärke für einen bestimmten Arbeitsplatz sollten die folgenden Punkte beachtet werden:

  • die Art der Arbeit
  • Reflexion des Objekts und der unmittelbaren Umgebung
  • Unterschiede zu natürlichem Licht und dem Bedarf an Tagesbeleuchtung
  • das Alter des Arbeitnehmers.

 

Einheiten und Größen der Beleuchtung

Auf dem Gebiet der Beleuchtung werden üblicherweise mehrere Größen verwendet. Die grundlegenden sind:

Lichtstrom: Von einer Lichtquelle pro Zeiteinheit abgegebene Lichtenergie. Einheit: Lumen (lm).

Leuchtstärke: Lichtstrom, der von einem nicht gleichmäßig verteilten Licht in eine bestimmte Richtung ausgestrahlt wird. Einheit: Candela (CD).

Beleuchtungsstärke: Beleuchtungsstärke einer Fläche von einem Quadratmeter bei einem Lichtstrom von einem Lumen. Einheit: Lux = lm/m2.

Leuchtdichte oder photometrische Brillanz: Wird für eine Fläche in einer bestimmten Richtung definiert und ist das Verhältnis zwischen der Lichtstärke und der von einem in derselben Richtung befindlichen Beobachter gesehenen Fläche (scheinbare Fläche). Einheit: cd/m²2.

Kontrast: Unterschied in der Leuchtdichte zwischen einem Objekt und seiner Umgebung oder zwischen verschiedenen Teilen eines Objekts.

Reflectance: Lichtanteil, der von einer Oberfläche reflektiert wird. Es ist eine dimensionslose Größe. Sein Wert liegt zwischen 0 und 1.

Faktoren, die die Sichtbarkeit von Objekten beeinflussen

Der Grad der Sicherheit, mit dem eine Aufgabe ausgeführt wird, hängt zu einem großen Teil von der Qualität der Beleuchtung und von der Sehleistung ab. Die Sichtbarkeit eines Objekts kann auf viele Arten verändert werden. Einer der wichtigsten ist der Kontrast von Leuchtdichten aufgrund von Reflexionsfaktoren, Schatten oder Farben des Objekts selbst und den Reflexionsfaktoren der Farbe. Was das Auge wirklich wahrnimmt, sind die Leuchtdichteunterschiede zwischen einem Objekt und seiner Umgebung oder zwischen verschiedenen Teilen desselben Objekts. Tabelle 1 listet die Kontraste zwischen Farben in absteigender Reihenfolge auf.

Die Leuchtdichte eines Objekts, seiner Umgebung und des Arbeitsbereichs beeinflusst die Leichtigkeit, mit der ein Objekt gesehen wird. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass der Bereich, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird, und seine Umgebung sorgfältig analysiert werden.

Tabelle 1. Farbkontraste

Farbkontraste in absteigender Reihenfolge

Farbe des Objekts

Farbe des Hintergrunds

Schwarz

Gelb

Grün

Weiß

Rot

Weiß

Blau

Weiß

Weiß

Blau

Schwarz

Weiß

Gelb

Schwarz

Weiß

Rot

Weiß

Grün

Weiß

Schwarz

 

Ein weiterer Faktor ist die Größe des zu beobachtenden Objekts, die je nach Entfernung und Blickwinkel des Betrachters ausreichend sein kann oder nicht. Diese letzten beiden Faktoren bestimmen die Anordnung des Arbeitsplatzes und klassifizieren verschiedene Zonen entsprechend ihrer Übersichtlichkeit. Wir können im Arbeitsbereich fünf Zonen einrichten (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. Verteilung der Sichtzonen am Arbeitsplatz

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Ein weiterer Faktor ist der Zeitrahmen, in dem das Sehen auftritt. Die Belichtungszeit ist länger oder kürzer, je nachdem, ob das Objekt und der Beobachter statisch sind oder ob einer oder beide sich bewegen. Auch die adaptive Fähigkeit des Auges, sich automatisch an unterschiedliche Beleuchtungen von Objekten anzupassen, kann einen erheblichen Einfluss auf die Sichtbarkeit haben.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lichtverteilung; Blendung

Schlüsselfaktoren für die Bedingungen, die das Sehvermögen beeinflussen, sind die Lichtverteilung und der Kontrast der Leuchtdichten. Hinsichtlich der Lichtverteilung ist eine gute Allgemeinbeleuchtung einer punktuellen Beleuchtung vorzuziehen, um Blendung zu vermeiden. Aus diesem Grund sollte elektrisches Zubehör möglichst gleichmäßig verteilt werden, um Lichtstärkeunterschiede zu vermeiden. Ständiges Hin- und Herfahren durch nicht gleichmäßig ausgeleuchtete Bereiche führt zu einer Ermüdung der Augen, was mit der Zeit zu einer verminderten Sehleistung führen kann.

Blendung entsteht, wenn eine brillante Lichtquelle im Gesichtsfeld vorhanden ist; das Ergebnis ist eine Verringerung der Fähigkeit, Objekte zu unterscheiden. Arbeitnehmer, die ständig und sukzessive unter Blendeinwirkungen leiden, können unter Augenbelastungen sowie Funktionsstörungen leiden, obwohl sie sich dessen in vielen Fällen nicht bewusst sind.

Blendung kann direkt sein, wenn sie von hellen Lichtquellen direkt in der Blickrichtung ausgeht, oder durch Reflexion, wenn Licht auf Oberflächen mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird. Die Faktoren, die an der Blendung beteiligt sind, sind:

  1. Leuchtdichte der Lichtquelle: Die maximal tolerierbare Leuchtdichte bei direkter Betrachtung beträgt 7,500 cd/m²2. Abbildung 3 zeigt einige der ungefähren Leuchtdichtewerte für mehrere Lichtquellen.
  2. Ort der Lichtquelle: Diese Art von Blendung tritt auf, wenn sich die Lichtquelle innerhalb eines 45-Grad-Winkels zur Sichtlinie des Beobachters befindet, und wird in dem Maße minimiert, in dem die Lichtquelle außerhalb dieses Winkels platziert wird. Wege und Methoden zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung sind den folgenden Abbildungen zu entnehmen (siehe Abbildung 4).

 

Abbildung 3. Ungefähre Leuchtdichtewerte

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Abbildung 4. Faktoren, die die Blendung beeinflussen

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Generell kommt es bei niedriger montierten Lichtquellen oder bei Installation in großen Räumen zu mehr Blendung, da Lichtquellen in großen Räumen oder zu niedrige Lichtquellen leicht in den blendenden Blickwinkel geraten können.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Leuchtdichteverteilung auf verschiedene Objekte und Oberflächen: Je größer die Leuchtdichteunterschiede zwischen den Objekten im Sichtfeld sind, desto stärker wird die Blendung erzeugt und desto stärker verschlechtert sich das Sehvermögen durch die Effekte über die adaptiven Prozesse des Sehens. Die maximal empfohlenen Leuchtdichteunterschiede sind:

  • Sehaufgabe – Arbeitsfläche: 3:1
  • Sehaufgabe – Umgebung: 10:1

 

4. Zeitrahmen der Belichtung: Selbst Lichtquellen mit geringer Leuchtdichte können Blendung verursachen, wenn die Belichtungsdauer zu lang ist.

Die Vermeidung von Blendung ist relativ einfach und kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, Gitter unter den Beleuchtungsquellen zu platzieren oder umhüllende Diffusoren oder Parabolreflektoren zu verwenden, die das Licht richtig lenken können, oder die Lichtquellen so zu installieren, dass sie den Winkel von nicht stören Vision. Bei der Gestaltung des Arbeitsplatzes ist die richtige Leuchtdichteverteilung ebenso wichtig wie die Ausleuchtung selbst, jedoch ist auch zu bedenken, dass eine zu gleichmäßige Leuchtdichteverteilung die dreidimensionale und räumliche Wahrnehmung von Objekten erschwert.

Beleuchtungssysteme

Das Interesse an natürlicher Beleuchtung hat in letzter Zeit zugenommen. Das liegt weniger an der Lichtqualität, die sie bietet, als am Wohlbefinden, das sie vermittelt. Da das Beleuchtungsniveau natürlicher Quellen jedoch nicht gleichmäßig ist, ist ein künstliches Beleuchtungssystem erforderlich.

Die am häufigsten verwendeten Beleuchtungssysteme sind die folgenden:

Allgemein gleichmäßige Ausleuchtung

Bei diesem System werden Lichtquellen unabhängig von der Position der Arbeitsstationen gleichmäßig verteilt. Die durchschnittliche Beleuchtungsstärke sollte der Beleuchtungsstärke entsprechen, die für die auszuführende Aufgabe erforderlich ist. Diese Systeme werden hauptsächlich an Arbeitsplätzen mit nicht festen Arbeitsplätzen eingesetzt.

Es sollte drei grundlegenden Eigenschaften entsprechen: Erstens muss es mit Blendschutzvorrichtungen (Gitter, Diffusoren, Reflektoren usw.) ausgestattet sein. Die zweite ist, dass sie einen Teil des Lichts zur Decke und zum oberen Teil der Wände verteilen sollte. Und drittens sollten die Lichtquellen so hoch wie möglich installiert werden, um die Blendung zu minimieren und eine möglichst homogene Ausleuchtung zu erreichen. (Siehe Abbildung 5)

Abbildung 5. Beleuchtungssysteme

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Dieses System versucht, das allgemeine Beleuchtungsschema zu verstärken, indem Lampen in der Nähe der Arbeitsflächen platziert werden. Diese Arten von Lampen erzeugen oft Blendung, und Reflektoren sollten so platziert werden, dass sie die Lichtquelle vor der direkten Sicht des Arbeiters schützen. Die Verwendung einer lokalisierten Beleuchtung wird für Anwendungen empfohlen, bei denen die visuellen Anforderungen sehr kritisch sind, wie z. B. Beleuchtungsstärken von 1,000 Lux oder mehr. Im Allgemeinen nimmt die Sehfähigkeit mit dem Alter des Arbeitnehmers ab, was es erforderlich macht, das Niveau der allgemeinen Beleuchtung zu erhöhen oder durch örtliche Beleuchtung zu unterstützen. Dieses Phänomen ist in Abbildung 6 deutlich zu erkennen.

Abbildung 6. Verlust der Sehschärfe mit dem Alter

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Allgemeine lokalisierte Beleuchtung

Diese Art der Beleuchtung besteht aus Deckenquellen, die unter Berücksichtigung von zwei Dingen verteilt werden – den Beleuchtungseigenschaften der Geräte und den Beleuchtungsanforderungen jeder Arbeitsstation. Diese Art der Beleuchtung ist für Räume oder Arbeitsbereiche angezeigt, die ein hohes Maß an Beleuchtung erfordern, und es erfordert, den zukünftigen Standort jedes Arbeitsplatzes vor der Planungsphase zu kennen.

Farbe: Grundkonzepte

Die Auswahl einer geeigneten Farbe für eine Baustelle trägt viel zur Effizienz, Sicherheit und zum allgemeinen Wohlbefinden der Mitarbeiter bei. Ebenso trägt die Veredelung der Oberflächen und der Ausstattung der Arbeitsumgebung dazu bei, angenehme Sichtverhältnisse und ein angenehmes Arbeitsumfeld zu schaffen.

Gewöhnliches Licht besteht aus elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen, die den einzelnen Bändern des sichtbaren Spektrums entsprechen. Durch Mischen von rotem, gelbem und blauem Licht können wir die meisten sichtbaren Farben, einschließlich Weiß, erhalten. Unsere Wahrnehmung der Farbe eines Objekts hängt von der Farbe des Lichts ab, mit dem es beleuchtet wird, und von der Art und Weise, wie das Objekt selbst Licht reflektiert.

Lampen können je nach Aussehen des von ihnen abgegebenen Lichts in drei Kategorien eingeteilt werden:

  • Farbe mit warmem Aussehen: ein weißes, rötliches Licht, das für den Wohnbereich empfohlen wird
  • Farbe mit mittlerem Erscheinungsbild: ein weißes Licht, das für Baustellen empfohlen wird
  • Farbe mit kaltem Aussehen: ein weißes, bläuliches Licht, das für Aufgaben empfohlen wird, die ein hohes Maß an Beleuchtung erfordern, oder für heiße Klimazonen.

 

Farben können auch entsprechend ihrer Tonalität als warm oder kalt klassifiziert werden (siehe Abbildung 7).

Abbildung 7. Tonalität von „warmen“ und „kalten“ Farben

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Kontrast und Temperatur verschiedener Farben

Farbkontraste werden durch die gewählte Lichtfarbe beeinflusst, weshalb die Beleuchtungsqualität von der für eine Anwendung gewählten Lichtfarbe abhängt. Die Auswahl der zu verwendenden Lichtfarbe sollte auf der Grundlage der zu erfüllenden Aufgabe getroffen werden. Wenn die Farbe weiß ist, sind die Farbwiedergabe und die Lichtstreuung besser. Je mehr sich das Licht dem roten Ende des Spektrums nähert, desto schlechter wird die Farbwiedergabe, aber die Umgebung wird wärmer und einladender.

Die farbliche Erscheinung einer Beleuchtung hängt nicht nur von der Lichtfarbe, sondern auch von der Höhe der Lichtstärke ab. Den unterschiedlichen Beleuchtungsformen ist eine Farbtemperatur zugeordnet. Das Gefühl der Zufriedenheit mit der Beleuchtung einer bestimmten Umgebung hängt von dieser Farbtemperatur ab. So hat beispielsweise eine 100-W-Glühlampe eine Farbtemperatur von 2,800 K, eine Leuchtstoffröhre eine Farbtemperatur von 4,000 K und ein bedeckter Himmel eine Farbtemperatur von 10,000 K.

Kruithof definierte durch empirische Beobachtungen ein Diagramm des Wohlbefindens für verschiedene Beleuchtungsstärken und Farbtemperaturen in einer bestimmten Umgebung (siehe Abbildung 8). Damit demonstrierte er, dass es möglich ist, sich in bestimmten Umgebungen mit geringer Beleuchtung wohlzufühlen, wenn auch die Farbtemperatur niedrig ist – beispielsweise bei einer Beleuchtungsstärke von einer Kerze mit einer Farbtemperatur von 1,750 K.

Abbildung 8. Komfortdiagramm in Abhängigkeit von Beleuchtung und Farbtemperatur

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Die Farben von elektrischen Lampen lassen sich in Bezug auf ihre Farbtemperatur in drei Gruppen einteilen:

  • tageslichtweiß – etwa 6,000 K
  • neutralweiß – etwa 4,000 K
  • warmweiß – etwa 3,000 K

 

Kombination und Auswahl von Farben

Die Auswahl der Farben ist sehr relevant, wenn wir sie zusammen mit den Funktionen betrachten, bei denen die Identifizierung der zu manipulierenden Objekte wichtig ist. Es ist auch relevant, wenn Kommunikationswege abgegrenzt werden und bei Aufgaben, die scharfe Kontraste erfordern.

Die Auswahl der Tonalität ist keine so wichtige Frage wie die Auswahl der richtigen Reflexionsqualitäten einer Oberfläche. Es gibt mehrere Empfehlungen, die für diesen Aspekt von Arbeitsflächen gelten:

Decken: Die Oberfläche einer Decke sollte so weiß wie möglich sein (mit einem Reflexionsfaktor von 75 %), da das Licht dann diffus von ihr reflektiert wird, Dunkelheit zerstreut und die Blendung durch andere Oberflächen verringert wird. Das bedeutet auch Einsparungen bei der künstlichen Beleuchtung.

Wände und Böden: Die Oberflächen von Wänden in Augenhöhe können blenden. Für Wände sind helle Farben mit einem Reflexionsgrad von 50 bis 75 % eher ausreichend. Während glänzende Farben tendenziell länger halten als matte Farben, sind sie reflektierender. Wände sollten daher matt oder halbglänzend sein.

Böden sollten in etwas dunkleren Farben als Wände und Decken ausgeführt werden, um Blendung zu vermeiden. Der Reflexionsgrad von Fußböden sollte zwischen 20 und 25 % liegen.

Ausrüstung: Arbeitsflächen, Maschinen und Tische sollten einen Reflexionsgrad zwischen 20 und 40 % aufweisen. Die Ausrüstung sollte ein dauerhaft reines Finish haben – helle Braun- oder Grautöne – und das Material sollte nicht glänzend sein.

Der richtige Einsatz von Farben im Arbeitsumfeld fördert das Wohlbefinden, steigert die Produktivität und kann sich positiv auf die Qualität auswirken. Es kann auch zu einer besseren Organisation und Unfallverhütung beitragen.

Es besteht die allgemeine Überzeugung, dass das Aufhellen der Wände und Decken und das Bereitstellen einer angemessenen Beleuchtungsstärke alles ist, was möglicherweise getan werden kann, was den Sehkomfort der Mitarbeiter betrifft. Diese Komfortfaktoren können jedoch verbessert werden, indem Weiß mit anderen Farben kombiniert wird, wodurch die Ermüdung und Langeweile vermieden wird, die monochromatische Umgebungen charakterisieren. Farben wirken sich auch auf das Stimulationsniveau einer Person aus; Warme Farben wirken eher aktivierend und entspannend, während kalte Farben verwendet werden, um den Einzelnen dazu zu bringen, seine Energie freizusetzen oder zu befreien.

Die Farbe des Lichts, seine Verteilung und die in einem bestimmten Raum verwendeten Farben sind unter anderem Schlüsselfaktoren, die die Empfindungen einer Person beeinflussen. Angesichts der vielen Farben und Komfortfaktoren, die es gibt, ist es unmöglich, genaue Richtlinien festzulegen, zumal alle diese Faktoren entsprechend den Eigenschaften und Anforderungen eines bestimmten Arbeitsplatzes kombiniert werden müssen. Einige grundlegende und allgemeine Praxisregeln lassen sich jedoch aufführen, die helfen können, ein lebenswertes Umfeld zu schaffen:

  • Helle Farben erzeugen ein angenehmes, anregendes und heiteres Gefühl, während dunkle Farben eher deprimierend wirken.
  • Warmfarbige Lichtquellen helfen dabei, warme Farben gut wiederzugeben. Gegenstände in warmen Farben wirken bei warmem Licht angenehmer als bei kaltem Licht.
  • Klare und matte Farben (wie Pastelle) eignen sich sehr gut als Hintergrundfarbe, während Objekte satte und satte Farben haben sollten.
  • Warme Farben regen das Nervensystem an und vermitteln das Gefühl, dass die Temperatur steigt.
  • Kalte Farben sind für Objekte vorzuziehen. Sie wirken beruhigend und können zur Erzeugung des Krümmungseffekts eingesetzt werden. Kalte Farben tragen dazu bei, das Gefühl zu erzeugen, dass die Temperatur sinkt.
  • Die Farbempfindung eines Objekts hängt von der Hintergrundfarbe und der Wirkung der Lichtquelle auf seiner Oberfläche ab.
  • Physikalisch kalte oder heiße Umgebungen können durch die Verwendung von warmer bzw. kalter Beleuchtung temperiert werden.
  • Die Intensität einer Farbe ist umgekehrt proportional zu dem Teil des normalen Gesichtsfeldes, den sie einnimmt.
  • Das räumliche Erscheinungsbild eines Raumes kann durch Farbe beeinflusst werden. Ein Raum scheint eine niedrigere Decke zu haben, wenn seine Wände hell gestrichen sind und der Boden und die Decke dunkler sind, und es scheint eine höhere Decke zu haben, wenn die Wände dunkler und die Decke hell sind.

 

Objekte durch Farbe erkennen

Die Auswahl von Farben kann die Wirksamkeit von Beleuchtungssystemen beeinflussen, indem sie den Anteil des reflektierten Lichts beeinflusst. Aber auch bei der Identifizierung von Objekten spielt die Farbe eine wichtige Rolle. Mit brillanten und auffälligen Farben oder Farbkontrasten können wir Situationen oder Objekte hervorheben, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Tabelle 2 listet einige der Reflexionsfaktoren für verschiedene Farben und Materialien auf.

Tabelle 2. Reflexionsfaktoren verschiedener Farben und Materialien bei Beleuchtung mit weißem Licht

Farbe/Material

Reflexionsfaktor (%)

Weiß

100

WHITE PAPER

80-85

Elfenbein, limettengelb

70-75

Hellgelb, heller Ocker, hellgrün, pastellblau, hellrosa, creme

60-65

Lindgrün, hellgrau, rosa, orange, blaugrau

50-55

Helles Holz, blauer Himmel

40-45

Eiche, trockener Beton

30-35

Tiefrot, blattgrün, olivgrün, wiesengrün

20-25

Dunkelblau, lila

10-15

Schwarz

0

 

Auf jeden Fall sollte die farbliche Kennzeichnung nur dann eingesetzt werden, wenn es wirklich notwendig ist, da die farbliche Kennzeichnung nur dann richtig funktioniert, wenn nicht zu viele Objekte farblich hervorgehoben werden. Im Folgenden finden Sie einige Empfehlungen zur Identifizierung verschiedener Elemente anhand der Farbe:

  • Feuer- und Sicherheitsausrüstung: Es ist ratsam, dieses Gerät zu identifizieren, indem Sie eine erkennbare Grafik an der nächsten Wand anbringen, damit es schnell gefunden werden kann.
  • Maschinen: Die Farbgebung von Stopp- oder Notfalleinrichtungen mit leuchtenden Farben an allen Maschinen ist von entscheidender Bedeutung. Es ist auch ratsam, die Bereiche, die geschmiert oder regelmäßig gewartet werden müssen, farblich zu markieren, was diese Verfahren einfacher und funktionaler machen kann.
  • Schläuche und Rohre: Wenn sie wichtig sind oder gefährliche Substanzen enthalten, ist es am besten, sie vollständig zu färben. In einigen Fällen kann es ausreichen, nur eine Linie entlang ihrer Länge einzufärben.
  • Treppenhäuser: Um den Abstieg zu erleichtern, ist ein Band für jeden Schritt mehreren vorzuziehen.
  • Risiken: Farbe sollte nur dann zur Identifizierung eines Risikos verwendet werden, wenn das Risiko nicht beseitigt werden kann. Wesentlich effektiver wird die Identifizierung, wenn sie nach einem vorgegebenen Farbcode erfolgt.

 

Hintergrund

Donnerstag, Februar 17 2011 00: 15

Allgemeine Lichtverhältnisse

Beleuchtung wird in Innenräumen bereitgestellt, um die folgenden Anforderungen zu erfüllen:

  • um bei der Bereitstellung einer sicheren Arbeitsumgebung zu helfen
  • zur Unterstützung bei der Ausführung von Sehaufgaben
  • eine angemessene visuelle Umgebung zu entwickeln.

 

Die Bereitstellung einer sicheren Arbeitsumgebung muss ganz oben auf der Prioritätenliste stehen, und im Allgemeinen wird die Sicherheit erhöht, indem Gefahren deutlich sichtbar gemacht werden. Die Rangfolge der beiden anderen Anforderungen hängt weitgehend von der Nutzung des Innenraums ab. Die Aufgabenleistung kann verbessert werden, indem sichergestellt wird, dass Aufgabendetails leichter zu erkennen sind, während geeignete visuelle Umgebungen entwickelt werden, indem die Betonung der Beleuchtung auf Objekte und Oberflächen innerhalb eines Innenraums variiert wird.

Unser allgemeines Wohlbefinden, einschließlich Moral und Müdigkeit, wird durch Licht und Farbe beeinflusst. Bei schwacher Beleuchtung würden Objekte wenig oder keine Farbe oder Form haben und es würde zu einem Verlust der Perspektive kommen. Umgekehrt kann ein Lichtüberschuss ebenso unerwünscht sein wie ein Lichtmangel.

Generell wird ein Raum mit Tageslicht einem fensterlosen Raum vorgezogen. Darüber hinaus gilt der Kontakt zur Außenwelt als förderlich für das Wohlbefinden. Die Einführung automatischer Beleuchtungssteuerungen in Verbindung mit hochfrequentem Dimmen von Leuchtstofflampen hat es ermöglicht, Innenräume mit einer kontrollierten Kombination aus Tages- und Kunstlicht zu versorgen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass Energiekosten eingespart werden.

Die Wahrnehmung des Charakters eines Innenraums wird sowohl von der Helligkeit als auch von der Farbe der sichtbaren Oberflächen im Innen- und Außenbereich beeinflusst. Die allgemeinen Lichtverhältnisse innerhalb eines Innenraums können durch den Einsatz von Tageslicht oder Kunstlicht oder eher durch eine Kombination aus beidem erreicht werden.

Bewertung der Beleuchtung

Allgemeine Anforderungen

Beleuchtungssysteme, die in kommerziellen Innenräumen verwendet werden, können in drei Hauptkategorien unterteilt werden – allgemeine Beleuchtung, lokalisierte Beleuchtung und lokale Beleuchtung.

Allgemeinbeleuchtungsanlagen liefern typischerweise eine ungefähr gleichmäßige Beleuchtungsstärke über die gesamte Arbeitsebene. Solche Systeme basieren oft auf der Lumen-Designmethode, bei der eine durchschnittliche Beleuchtungsstärke ist:

Durchschnittliche Beleuchtungsstärke (Lux) =

Lokale Beleuchtungssysteme sorgen für Beleuchtungsstärke auf allgemeinen Arbeitsbereichen bei gleichzeitig reduzierter Beleuchtungsstärke in angrenzenden Bereichen.

Lokale Beleuchtungssysteme liefern Beleuchtungsstärke für relativ kleine Bereiche mit Sehaufgaben. Solche Systeme werden normalerweise durch ein bestimmtes Maß an Allgemeinbeleuchtung ergänzt. Abbildung 1 verdeutlicht die typischen Unterschiede zwischen den beschriebenen Systemen.

Abbildung 1. Beleuchtungssysteme

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Bei der Erfüllung von Sehaufgaben ist es unerlässlich, eine geforderte Beleuchtungsstärke zu erreichen und die Umstände zu berücksichtigen, die ihre Qualität beeinflussen.

Die Nutzung von Tageslicht zur Beleuchtung von Aufgaben hat sowohl Vorteile als auch Grenzen. Fenster, die Tageslicht in einen Innenraum lassen, bieten eine gute dreidimensionale Modellierung, und obwohl die spektrale Verteilung des Tageslichts im Laufe des Tages variiert, wird seine Farbwiedergabe im Allgemeinen als ausgezeichnet angesehen.

Eine konstante Beleuchtungsstärke für eine Aufgabe kann jedoch aufgrund seiner großen Variabilität nicht nur durch natürliches Tageslicht bereitgestellt werden, und wenn sich die Aufgabe im selben Sichtfeld wie ein heller Himmel befindet, tritt wahrscheinlich eine störende Blendung auf, wodurch die Aufgabenleistung beeinträchtigt wird . Die Nutzung des Tageslichts für die aufgabenbezogene Beleuchtung ist nur teilweise erfolgreich, und die künstliche Beleuchtung, die stärker kontrolliert werden kann, spielt eine große Rolle.

Da das menschliche Auge Oberflächen und Gegenstände nur durch von ihnen reflektiertes Licht wahrnimmt, beeinflussen Oberflächeneigenschaften und Reflexionswerte zusammen mit der Quantität und Qualität des Lichts das Erscheinungsbild der Umgebung.

Bei der Betrachtung der Beleuchtung eines Innenraums ist es wichtig, die zu bestimmen Beleuchtungsstärke und mit den empfohlenen Niveaus für verschiedene Aufgaben zu vergleichen (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1. Typische empfohlene Niveaus der aufrechterhaltenen Beleuchtungsstärke für verschiedene Orte oder Sehaufgaben


Ort/Aufgabe

Typisches empfohlenes Niveau der aufrechterhaltenen Beleuchtungsstärke (Lux)

Allgemeine Büros

500

Computerarbeitsplätze

500

Montagebereiche der Fabrik

 

Harte Arbeit

300

Mittlere Arbeit

500

Gute Arbeit

750

Sehr feine Arbeit

 

Instrumentenmontage

1,000

Montage/Reparatur von Schmuck

1,500

Operationssäle von Krankenhäusern

50,000

 

Beleuchtung für Sehaufgaben

Die Fähigkeit des Auges, Details zu erkennen –Sehschärfe– wird maßgeblich von der Aufgabengröße, dem Kontrast und der Sehleistung des Betrachters beeinflusst. Die Erhöhung der Quantität und Qualität der Beleuchtung wird sich ebenfalls deutlich verbessern visuelle Leistung. Die Wirkung der Beleuchtung auf die Aufgabenleistung wird durch die Größe der kritischen Details der Aufgabe und durch den Kontrast zwischen Aufgabe und umgebendem Hintergrund beeinflusst. Abbildung 2 zeigt die Auswirkungen der Beleuchtungsstärke auf die Sehschärfe. Bei der Beleuchtung der Sehaufgabe ist es wichtig, die Fähigkeit des Auges zu berücksichtigen, die Sehaufgabe sowohl schnell als auch genau auszuführen. Diese Kombination ist bekannt als visuelle Leistung. Abbildung 3 zeigt typische Auswirkungen der Beleuchtungsstärke auf die Sehleistung bei einer bestimmten Aufgabe.

Abbildung 2. Typische Beziehung zwischen Sehschärfe und Beleuchtungsstärke

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Abbildung 3. Typische Beziehung zwischen Sehleistung und Beleuchtungsstärke

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Die Vorhersage der Beleuchtungsstärke, die eine Arbeitsfläche erreicht, ist von größter Bedeutung in der Lichtplanung. Das menschliche Sehsystem reagiert jedoch auf die Verteilung der Leuchtdichte innerhalb des Gesichtsfelds. Die Szene in einem Gesichtsfeld wird interpretiert, indem zwischen Oberflächenfarbe, Reflexion und Beleuchtung unterschieden wird. Die Leuchtdichte hängt sowohl von der Beleuchtungsstärke als auch dem Reflexionsgrad einer Oberfläche ab. Sowohl die Beleuchtungsstärke als auch die Leuchtdichte sind objektive Größen. Die Reaktion auf die Helligkeit ist jedoch subjektiv.

 

 

 

 

Um eine Umgebung zu schaffen, die visuelle Zufriedenheit, Komfort und Leistung bietet, müssen die Leuchtdichten innerhalb des Sichtfelds ausgeglichen sein. Idealerweise sollten die Leuchtdichten rund um eine Aufgabe allmählich abnehmen, um so harte Kontraste zu vermeiden. Die vorgeschlagene Variation der Leuchtdichte über eine Aufgabe hinweg ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Variation der Leuchtdichte über eine Aufgabe hinweg

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Die Lumen-Methode der Lichtplanung führt zu einer durchschnittlichen horizontalen Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsebene, und es ist möglich, die Methode zu verwenden, um durchschnittliche Beleuchtungsstärkewerte an Wänden und Decken innerhalb eines Innenraums zu ermitteln. Aus Angaben zum mittleren Reflexionsgrad der Raumoberflächen ist es möglich, mittlere Beleuchtungsstärkewerte in mittlere Leuchtdichtewerte umzurechnen.

 

 

 

Die Gleichung für Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke lautet: 

Abbildung 5. Typische relative Beleuchtungsstärkewerte zusammen mit empfohlenen Reflexionswerten

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Abbildung 5 zeigt ein typisches Büro mit relativen Beleuchtungsstärkewerten (von einem allgemeinen Deckenbeleuchtungssystem) auf den Hauptraumoberflächen zusammen mit vorgeschlagenen Reflexionsgraden. Das menschliche Auge neigt dazu, von dem Teil der visuellen Szene angezogen zu werden, der am hellsten ist. Daraus folgt, dass in einem Sehaufgabenbereich üblicherweise höhere Leuchtdichtewerte auftreten. Das Auge erkennt Details innerhalb einer visuellen Aufgabe, indem es zwischen helleren und dunkleren Teilen der Aufgabe unterscheidet. Die Helligkeitsvariation einer Sehaufgabe wird aus der Berechnung der bestimmt Helligkeitskontrast:

woher

Lt = Helligkeit der Aufgabe

Lb = Helligkeit des Hintergrunds

und beide Leuchtdichten werden in cd·m gemessen-2

Die vertikalen Linien in dieser Gleichung bedeuten, dass alle Werte des Helligkeitskontrasts als positiv anzusehen sind.

Der Kontrast einer Sehaufgabe wird durch die Reflexionseigenschaften der Aufgabe selbst beeinflusst. Siehe Abbildung 5.

Optische Steuerung der Beleuchtung

Wenn eine nackte Lampe in einer Leuchte verwendet wird, ist die Lichtverteilung wahrscheinlich nicht akzeptabel und das System wird mit ziemlicher Sicherheit unwirtschaftlich sein. In solchen Situationen ist die nackte Lampe wahrscheinlich eine Blendquelle für die Rauminsassen, und obwohl schließlich etwas Licht die Arbeitsebene erreichen kann, wird die Wirksamkeit der Installation aufgrund der Blendung wahrscheinlich ernsthaft verringert.

Es ist offensichtlich, dass eine gewisse Form der Lichtsteuerung erforderlich ist, und die am häufigsten eingesetzten Verfahren sind unten im Detail aufgeführt.

Behinderung

Wenn eine Lampe in einem undurchsichtigen Gehäuse mit nur einer einzigen Öffnung für den Lichtaustritt installiert wird, ist die Lichtverteilung sehr begrenzt, wie in Abbildung 6 gezeigt.

Abbildung 6. Lichtleistungssteuerung durch Hindernis

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Betrachtung

Dieses Verfahren verwendet reflektierende Oberflächen, die von einer hochmatten Oberfläche bis zu einer hochglänzenden oder spiegelähnlichen Oberfläche variieren können. Diese Steuerungsmethode ist effizienter als eine Versperrung, da Streulicht gesammelt und dorthin umgeleitet wird, wo es benötigt wird. Das zugrunde liegende Prinzip ist in Abbildung 7 dargestellt.

Abbildung 7. Steuerung der Lichtleistung durch Reflexion

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Rundfunk

Wird eine Lampe in ein lichtdurchlässiges Material eingebaut, vergrößert sich die scheinbare Größe der Lichtquelle bei gleichzeitiger Verringerung ihrer Helligkeit. Praktische Diffusoren absorbieren leider einen Teil des abgegebenen Lichts, was folglich die Gesamteffizienz der Leuchte verringert. Abbildung 8 veranschaulicht das Prinzip der Diffusion.

Abbildung 8. Steuerung der Lichtleistung durch Diffusion

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Brechung

Dieses Verfahren nutzt den „Prismeneffekt“, bei dem typischerweise ein Prismenmaterial aus Glas oder Kunststoff die Lichtstrahlen „krümmt“ und so das Licht dorthin lenkt, wo es benötigt wird. Diese Methode eignet sich hervorragend für die allgemeine Innenbeleuchtung. Sie hat den Vorteil, eine gute Entblendung mit einem akzeptablen Wirkungsgrad zu kombinieren. Abbildung 9 zeigt, wie die Brechung die optische Kontrolle unterstützt.

In vielen Fällen verwendet eine Leuchte eine Kombination der beschriebenen Methoden der optischen Lenkung.

Abbildung 9. Steuerung der Lichtleistung durch Brechung

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Leuchtdichteverteilung

Die Lichtaustrittsverteilung einer Leuchte bestimmt maßgeblich die später erlebten Sehbedingungen. Jedes der vier beschriebenen Verfahren der optischen Steuerung erzeugt unterschiedliche Lichtausgangsverteilungseigenschaften der Leuchte.

Verhüllende Reflexionen treten häufig in Bereichen auf, in denen Bildschirme installiert sind. Die üblichen Symptome, die in solchen Situationen auftreten, sind eine verminderte Fähigkeit, den Text auf einem Bildschirm richtig zu lesen, aufgrund des Erscheinens unerwünschter Bilder mit hoher Leuchtdichte auf dem Bildschirm selbst, typischerweise von Deckenleuchten. Es kann eine Situation entstehen, in der verschleierende Reflexionen auch auf Papier auf einem Schreibtisch in einem Innenraum erscheinen.

Wenn die Leuchten in einem Innenraum eine starke vertikal nach unten gerichtete Komponente der Lichtabgabe haben, dann wird jedes Papier auf einem Schreibtisch unter einer solchen Leuchte die Lichtquelle in die Augen eines Betrachters reflektieren, der auf dem Papier liest oder daran arbeitet. Wenn das Papier eine glänzende Oberfläche hat, wird die Situation verschlimmert.

Die Lösung des Problems besteht darin, die eingesetzten Leuchten mit einer überwiegend schräg zur Senkrechten nach unten gerichteten Lichtverteilung auszustatten, so dass die Reflexblendung den Grundgesetzen der Physik (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) folgt minimiert werden. Abbildung 10 zeigt ein typisches Beispiel sowohl für das Problem als auch für die Lösung. Die zur Lösung des Problems verwendete Lichtabgabeverteilung der Leuchte wird als a bezeichnet Fledermausverteilung.

Abbildung 10. Verschleierende Reflexionen

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Auch die Lichtverteilung von Leuchten kann dazu führen direkte Blendung, und um dieses Problem zu lösen, sollten lokale Beleuchtungseinheiten außerhalb des „verbotenen Winkels“ von 45 Grad installiert werden, wie in Abbildung 11 gezeigt.

Abbildung 11. Schematische Darstellung des verbotenen Winkels

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Optimale Lichtverhältnisse für Sehkomfort und Leistung

Bei der Untersuchung der Lichtverhältnisse im Hinblick auf Sehkomfort und Sehleistung ist es angebracht, die Faktoren zu berücksichtigen, die sich auf die Fähigkeit auswirken, Details zu sehen. Diese lassen sich in zwei Kategorien unterteilen – Eigenschaften des Beobachters und Eigenschaften der Aufgabe.

Eigenschaften des Beobachters.

Diese umfassen:

  • Empfindlichkeit des visuellen Systems des Individuums gegenüber Größe, Kontrast, Belichtungszeit
  • transiente Anpassungseigenschaften
  • Blendanfälligkeit
  • Alter
  • motivationale und psychologische Eigenschaften.

 

Merkmale der Aufgabe.

Diese umfassen:

  • Konfiguration von Details
  • Kontrast von Detail/Hintergrund
  • Hintergrundhelligkeit
  • Spiegelung der Details.

 

Bezogen auf bestimmte Aufgaben sind folgende Fragen zu beantworten:

  • Sind die Aufgabendetails leicht zu erkennen?
  • Wird die Aufgabe voraussichtlich über einen längeren Zeitraum ausgeführt?
  • Werden bei der Aufgabenerfüllung Fehler als schwerwiegend angesehen?

 

Um optimale Lichtverhältnisse am Arbeitsplatz zu schaffen, ist es wichtig, die Anforderungen an die Beleuchtungsanlage zu berücksichtigen. Im Idealfall sollte die Arbeitsplatzbeleuchtung Farbe, Größe, Relief und Oberflächenqualitäten einer Aufgabe sichtbar machen und gleichzeitig die Entstehung potenziell gefährlicher Schatten, Blendung und „rauer“ Umgebungen für die Aufgabe selbst vermeiden.

Blendung.

Blendung tritt auf, wenn im Sichtfeld eine übermäßige Leuchtdichte vorhanden ist. Die Auswirkungen der Blendung auf das Sehen können in zwei Gruppen eingeteilt werden, die als bezeichnet werden Behinderung Blendung und Unbehagen Blendung.

Betrachten Sie das Beispiel der Blendung durch die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs bei Dunkelheit. Das Auge kann sich nicht gleichzeitig an die Scheinwerfer des Fahrzeugs und an die viel geringere Helligkeit der Straße anpassen. Dies ist ein Beispiel für Behinderungsblendung, da die Lichtquellen mit hoher Leuchtdichte aufgrund der Streuung von Licht in den optischen Medien einen Behinderungseffekt erzeugen. Die Blendung durch Behinderung ist proportional zur Intensität der störenden Lichtquelle.

Unbequeme Blendung, die eher in Innenräumen auftritt, kann reduziert oder sogar vollständig beseitigt werden, indem der Kontrast zwischen der Aufgabe und ihrer Umgebung verringert wird. Matte, diffus reflektierende Oberflächen auf Arbeitsflächen sind glänzenden oder spiegelnd reflektierenden Oberflächen vorzuziehen, und die Position störender Lichtquellen sollte außerhalb des normalen Sichtfeldes liegen. Im Allgemeinen tritt eine erfolgreiche visuelle Leistung auf, wenn die Aufgabe selbst heller ist als ihre unmittelbare Umgebung, aber nicht übermäßig.

Der Größe der unangenehmen Blendung wird ein numerischer Wert gegeben und mit Referenzwerten verglichen, um vorherzusagen, ob das Ausmaß der unangenehmen Blendung akzeptabel sein wird. Die im Vereinigten Königreich und anderswo verwendete Methode zur Berechnung der Blendungsindexwerte wird unter „Messung“ betrachtet.

Messung

Umfragen zur Beleuchtung

Eine häufig verwendete Vermessungstechnik beruht auf einem Raster von Messpunkten über das gesamte betrachtete Gebiet. Die Grundlage dieser Technik besteht darin, den gesamten Innenraum in eine Anzahl gleicher Bereiche zu unterteilen, von denen jeder idealerweise quadratisch ist. Die Beleuchtungsstärke in der Mitte jedes Bereichs wird auf Schreibtischhöhe (normalerweise 0.85 Meter über dem Boden) gemessen und ein Durchschnittswert der Beleuchtungsstärke berechnet. Die Genauigkeit des Wertes der mittleren Beleuchtungsstärke wird durch die Anzahl der verwendeten Messpunkte beeinflusst.

Es besteht eine Beziehung, die es ermöglicht Minimum Anzahl der zu berechnenden Messpunkte aus dem Wert von Zimmerindex anwendbar auf den betrachteten Innenraum.

Dabei beziehen sich Länge und Breite auf die Raummaße und die Montagehöhe auf den senkrechten Abstand zwischen Lichtquellenmittelpunkt und Arbeitsebene.

Die genannte Beziehung ist gegeben als:

Minimale Anzahl von Messpunkten = (x + 2)2

wo "x” ist der Wert des Raumindex, der zur nächsthöheren ganzen Zahl genommen wird, außer dass für alle Werte von RI gleich oder größer als 3, x wird als 4 angenommen. Diese Gleichung gibt die minimale Anzahl von Messpunkten an, aber die Bedingungen erfordern oft die Verwendung von mehr als dieser minimalen Anzahl von Punkten.

Bei der Betrachtung der Beleuchtung eines Aufgabenbereichs und seiner unmittelbaren Umgebung sind Abweichungen in der Beleuchtungsstärke bzw Einheitlichkeit der Beleuchtungsstärke berücksichtigt werden.

Über jedem Arbeitsbereich und seiner unmittelbaren Umgebung sollte die Gleichmäßigkeit nicht weniger als 0.8 betragen.

An vielen Arbeitsplätzen ist es unnötig, alle Bereiche gleich stark auszuleuchten. Örtliche oder punktuelle Beleuchtung kann ein gewisses Maß an Energieeinsparung bieten, aber welches System auch immer verwendet wird, die Varianz der Beleuchtungsstärke in einem Innenraum darf nicht übermäßig sein.

Der Vielfalt der Beleuchtungsstärke wird ausgedrückt als:

An keiner Stelle im Hauptbereich des Innenraums sollte die Diversität der Beleuchtungsstärke 5:1 überschreiten.

Instrumente, die zum Messen von Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte verwendet werden, haben typischerweise spektrale Empfindlichkeiten, die von der Empfindlichkeit des menschlichen Sehsystems abweichen. Die Antworten werden korrigiert, häufig durch die Verwendung von Filtern. Wenn Filter eingebaut sind, werden die Instrumente als bezeichnet Farbe korrigiert.

Bei Beleuchtungsstärkemessgeräten wird eine weitere Korrektur angewendet, die die Richtung des einfallenden Lichts kompensiert, das auf die Detektorzelle fällt. Instrumente, die in der Lage sind, die Beleuchtungsstärke aus verschiedenen Richtungen des einfallenden Lichts genau zu messen, sollen es sein Kosinus korrigiert.

Messung des Blendindex

Das im Vereinigten Königreich häufig verwendete System, mit Variationen anderswo, ist im Wesentlichen ein zweistufiger Prozess. Die erste Stufe etabliert eine unkorrigierter Blendindex Wert (UGI). Abbildung 12 zeigt ein Beispiel.

Abbildung 12. Aufriss und Draufsicht eines typischen Innenraums, der im Beispiel verwendet wird

LIG30F12

Die Höhe H ist der vertikale Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Lichtquelle und der Augenhöhe eines sitzenden Beobachters, die normalerweise mit 1.2 Metern über dem Boden angesetzt wird. Die Hauptabmessungen des Raums werden dann in Vielfache von H umgerechnet. Da also H = 3.0 Meter ist, ist Länge = 4H und Breite = 3H. Es müssen vier separate UGI-Berechnungen durchgeführt werden, um das Worst-Case-Szenario gemäß den in Abbildung 13 gezeigten Layouts zu bestimmen.

Abbildung 13. Mögliche Kombinationen von Leuchtenausrichtung und Blickrichtung innerhalb des im Beispiel betrachteten Innenraums

LIG30F13

Von Herstellern von Beleuchtungsgeräten werden Tabellen erstellt, die für gegebene Werte des Stoffreflexionsvermögens in einem Raum Werte des unkorrigierten Blendungsindex für jede Kombination von Werten von X und Y spezifizieren.

Die zweite Stufe des Prozesses besteht darin, Korrekturfaktoren auf die UGI-Werte in Abhängigkeit von den Werten des Lampenausgangsflusses und der Höhenabweichung (H) anzuwenden.

Der endgültige Blendungsindexwert wird dann mit dem Grenzblendungsindexwert für bestimmte Innenräume verglichen, der in Referenzen wie dem CIBSE-Code für Innenbeleuchtung (1994) angegeben ist.

 

Hintergrund

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