Photometrische Grundlagen und Lampentypen im Überblick
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Photometrische Grundlagen und Qualitätsfaktoren
Die wichtigsten Faktoren für die Qualität der Beleuchtung sind:
- Farbwiedergabe.
- Farbtemperatur.
- Beleuchtungsstärke (Niveau der Beleuchtung).
- Blendung.
- Flimmern und Stroboskop-Effekte.
Farbwiedergabeindex (Ra)
Der Farbwiedergabeindex (Ra) beschreibt die Fähigkeit einer Lichtquelle, eine gute Farbwahrnehmung zu ermöglichen.
Tabelle 1: Farbwiedergabeindex (Ra)
| Stufe | Ra-Wert | Qualität |
|---|---|---|
| 1 | 85 bis 100 | Ausgezeichnet |
| 2 | 70 bis 84 | Gut |
| 3 | 40 bis 69 | Befriedigend |
| 4 | weniger als 40 | Eingeschränkt |
Hinweis: Eine Lampe mit Ra = 100 zeigt alle Farben naturgetreu.
Die Norm UNE EN 12464-1 legt Mindestanforderungen für nahezu alle Arbeitsbereiche fest. In Räumen, in denen ungestört gearbeitet wird, fordert die Norm mindestens Ra 80. Nur in Ausnahmefällen, z. B. in der Schwerindustrie, wird ein Minimum von Ra 60 akzeptiert. Daher können einige Arten von Lampen, allgemein bekannt als Standardlampen, aufgrund unzureichender Farbwiedergabeeigenschaften nicht eingesetzt werden.
Farbtemperatur
Die Lichtfarbe beschreibt den Wärme- oder Kälteeindruck des Lichts. Sie wird durch die Farbtemperatur (in Kelvin, K) ausgedrückt.
Für die allgemeine Innenbeleuchtung wird in drei Farbbereiche unterteilt:
- Warmweiß: unter 3300 K
- Neutralweiß: 3300 K bis 5000 K
- Kaltweiß: über 5000 K
In medizinischen Abteilungen und Bereichen, in denen Inspektionsarbeiten oder Präzisionsarbeiten mit Farbunterscheidung durchgeführt werden, sollte eine Mindestfarbtemperatur von 4000 K verwendet werden. In Zahnarztpraxen sowie bei der Farbabstimmung in Laboren und Apotheken ist eine Farbtemperatur von 6000 K erforderlich.
Beleuchtungsstärken
Die Beleuchtungsstärken müssen entsprechend geplant und auf der Arbeitsfläche des Raumes gemessen werden.
Die Norm UNE EN 12464-1 legt Mindestwerte für die professionelle Beleuchtung fest:
- In Bereichen, in denen sich Personen ständig aufhalten, sind mindestens 200 Lux erforderlich.
- In Bereichen, in denen sich Personen nur gelegentlich aufhalten, beträgt die Mindestbeleuchtungsstärke 20 Lux.
Wann sollte die Beleuchtung erhöht werden?
- Die visuelle Aufgabe ist von entscheidender Bedeutung.
- Fehler sind schwer zu korrigieren.
- Genauigkeit und eine höhere Produktivität sind sehr wichtig.
- Das Sehvermögen des Arbeitnehmers ist unterdurchschnittlich.
- Die Details der Aufgabe sind klein oder kontrastarm.
- Die Aufgabe wird über einen unverhältnismäßig langen Zeitraum durchgeführt.
Wann kann die Beleuchtung verringert werden?
- Die Details der Aufgabe sind sehr groß und kontrastreich.
- Die Arbeit wird in ungewöhnlich kurzer Zeit durchgeführt.
Glühlampen
Standard-Glühlampen
- Geringe Lichtausbeute.
- Hohe Betriebskosten.
- Übermäßige Wärmeentwicklung.
- Die Lebensdauer beträgt ca. 1.000 Stunden.
- Werden für die allgemeine Innenbeleuchtung (Wohnungen, Büros, Geschäfte usw.) verwendet, vorausgesetzt, die Installationshöhe ist nicht sehr hoch.
Tabelle 2: Standard-Glühlampen
| Leistung (W) | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|
| 25 | 230 | 9,2 |
| 40 | 430 | 10,7 |
| 60 | 730 | 12,1 |
| 100 | 1.380 | 13,8 |
| 150 | 2.100 | 14,0 |
| 200 | 2.950 | 14,7 |
| 300 | 4.700 | 15,6 |
| 500 | 8.400 | 16,8 |
| 1.000 | 18.800 | 18,8 |
| 1.500 | 29.500 | 19,6 |
Halogen-Glühlampen
- Höhere Lebensdauer als Standard-Glühlampen, ca. 2.000 Stunden.
- Konstanter, klarer Lichtstrom während der gesamten Lebensdauer.
- Kleine Bauform.
- Höhere Lichtausbeute.
- Schöneres und helleres Licht.
- Werden in Projektoren zur Beleuchtung von Gebäuden, Denkmälern, Sportplätzen und -hallen, Plätzen, großen Parkplätzen und vielem mehr verwendet.
Tabelle 3: Halogen-Glühlampen
| Leistung (W) | Art der Glühlampe | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|
| 500 | Keramik-Büschen | 11.000 | 22 |
| 1.000 | Keramik-Büschen | 22.000 | 22 |
| 1.500 | Keramik-Büschen | 33.000 | 22 |
| 2.000 | Keramik-Büschen | 44.000 | 22 |
| 500 | Doppel-Wrap | 11.500 | 22 |
| 1.000 | Doppel-Wrap | 24.000 | 24 |
Leuchtstofflampen
- Lange Lebensdauer (6.000 bis 9.000 Stunden).
- Notwendigkeit von Vorschaltgeräten (Hilfseinrichtungen) zum Zünden.
- Farbwiedergabe und Farbtemperatur sind abhängig vom Leuchtstoffpulver im Inneren der Lampe.
- Es ist ratsam, einen Kondensator an die Lampe anzuschließen, um den Stromverbrauch zu verringern (Verbesserung des Leistungsfaktors).
- Die Lichtausbeute hängt von der Temperatur ab. Zwischen +5 °C und +30 °C bleibt der Lichtstrom nahezu konstant; außerhalb dieses Bereichs kommt es zu einem Verlust des Lichtstroms.
- Werden zur Beleuchtung von Wohnungen, Läden, Büros, Schulen, Bars, Fabriken, Werkstätten, Krankenhäusern usw. verwendet.
Arten von Leuchtstofflampen
- Mini-Leuchtstofflampen:
- Werden für lokalisierte Anwendungen (Spiegel, Inneneinrichtung usw.) oder spezielle Beleuchtung verwendet.
- Farbige Leuchtstofflampen:
- Werden verwendet, um Effekte in Schaufenstern, Theatern, Diskotheken usw. zu erzielen.
- Leuchtstofflampen für Lichtwerbung:
- Sie werden als Leuchtschilder oder Leuchtreklamen an Türen von Gewerbebetrieben, öffentlichen Einrichtungen usw. installiert. Die unterschiedlichen Farben entstehen durch das Gas im Schlauch.
- DC-Leuchtstofflampen:
- Werden hauptsächlich in kleinen autonomen Leuchten verwendet.
- Kompaktleuchtstofflampen (CFL):
- Sie ersetzen tendenziell Glühlampen in bestimmten Anwendungen. Die wichtigsten Merkmale sind:
- Für die gleiche Lichtausbeute verbrauchen sie nur 25 % der Energie einer Glühlampe.
- Die emittierte Strahlung ist warmweiß und hat eine gute Farbwiedergabe.
- Die durchschnittliche Lebensdauer beträgt 5.000 Stunden.
- Die gängigsten Leistungen sind 9, 13, 18 und 25 W.
- Werden sowohl in Haushalten als auch in Büros, Geschäften, Restaurants usw. verwendet.
- Es gibt verschiedene Bauformen.
Tabelle 4: Leuchtstofflampen 38 mm Durchmesser (Standard)
| Leistung (W) | Rohr (mm) | Farbwiedergabe-Stufe | Lichtfarbe | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|---|---|
| 15 | 438 | 2 | Kaltweiß | 600 | 40 |
| 15 | 438 | 3 | Tageslicht | 800 | 53 |
| 20 | 590 | 2 | Tageslicht | 1.000 | 50 |
| 20 | 590 | 3 | Warmweiß | 1.200 | 60 |
| 20 | 590 | 3 | Kaltweiß | 1.200 | 60 |
| 20 | 590 | 1 | Inneres Licht | 700 | 35 |
| 40 | 1.200 | 2 | Kaltweiß | 2.400 | 60 |
| 40 | 1.200 | 3 | Tageslicht | 3.200 | 80 |
| 40 | 1.200 | 3 | Warmweiß | 3.200 | 80 |
| 40 | 1.200 | 1 | Inneres Licht | 1.750 | 44 |
| 65 | 1.500 | 2 | Kaltweiß | 4.000 | 62 |
| 65 | 1.500 | 3 | Tageslicht | 5.100 | 78 |
| 65 | 1.500 | 3 | Warmweiß | 5.100 | 78 |
| 65 | 1.500 | 1 | Inneres Licht | 2.900 | 45 |
Tabelle 5: Leuchtstofflampen 26 mm Durchmesser
| Leistung (W) | Rohr (mm) | Farbwiedergabe-Stufe | Lichtfarbe | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|---|---|
| 18 | 590 | 1 | Tageslicht | 1.350 | 75 |
| 18 | 590 | 1 | Warmweiß | 1.450 | 80 |
| 36 | 1.200 | 1 | Warmweiß | 3.200 | 89 |
| 36 | 1.200 | 1 | Tageslicht | 3.450 | 96 |
| 58 | 1.500 | 1 | Warmweiß | 5.100 | 88 |
| 58 | 1.500 | 1 | Tageslicht | 5.400 | 93 |
Tabelle 6: Leuchtstofflampen 16 mm Durchmesser
| Leistung (W) | Rohr (mm) | Farbwiedergabe-Stufe | Lichtfarbe | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | 136 | 2 | Universalweiß | 120 | 30 |
| 6 | 212 | 2 | Universalweiß | 240 | 40 |
| 8 | 288 | 2 | Universalweiß | 350 | 44 |
| 13 | 517 | 2 | Universalweiß | 650 | 50 |
Quecksilberdampf-Entladungslampen
- Lichtausbeute liegt je nach Typ und Leistung zwischen 30 und 95 lm/W.
- Mittlere Lebensdauer 6.000 bis 9.000 Stunden.
- Die volle Leistung wird nicht sofort erreicht; es dauert etwa 5 Minuten, bis der maximale Lichtstrom erreicht ist.
- Zum Wiederzünden muss man weitere 5 Minuten warten.
Arten von Quecksilberdampf-Entladungslampen
- Quecksilberdampflampen mit klarem Kolben:
- Ihre Verwendung ist aufgrund der geringen Farbwiedergabe derzeit begrenzt. Sie werden in der Gartenbeleuchtung eingesetzt, da sie Blau- und Grüntöne außergewöhnlich gut wiedergeben.
- Farbkorrigierte Quecksilberdampflampen:
- Verbesserte Farbwiedergabe der beleuchteten Objekte. Sie werden in der Industriebeleuchtung, Außenbeleuchtung und in öffentlichen Räumen (Straßen, Plätze) verwendet.
Tabelle 7: Farbkorrigierte Quecksilberdampflampen
| Leistung (W) | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|
| 50 | 2.000 | 40,0 |
| 80 | 3.800 | 47,5 |
| 125 | 6.300 | 50,4 |
| 250 | 13.500 | 54,0 |
| 400 | 23.000 | 57,5 |
| 700 | 42.500 | 60,7 |
| 1.000 | 60.000 | 60,0 |
- Mischlichtlampen:
- Diese Art von Lampen benötigt kein Zubehör für die Zündung. Sie werden in Anlagen verwendet, in denen Hochleistungs-Glühlampen ohne Änderung der Installation oder der Vorrichtungen ersetzt werden sollen.
Tabelle 8: Mischlichtlampen
| Leistung (W) | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|
| 160 | 3.100 | 19,4 |
| 250 | 5.600 | 22,4 |
| 500 | 14.000 | 28,0 |
| 1.000 | 32.500 | 32,5 |
- Quecksilberdampflampen mit Metallhalogenid-Zusätzen:
- Einsatz in der Innenbeleuchtung (Produktionshallen, Geschäfte, Einkaufszentren, Sporthallen usw.) und Außenbeleuchtung (Straßen, Parks, große Flächen und Baudenkmäler usw.).
- Hohe Lichtausbeute von bis zu 95 lm/W.
- Hervorragende Farbwiedergabeeigenschaften, die denen des Sonnenlichts sehr ähnlich sind.
Tabelle 9: Quecksilberdampflampen mit Metallhalogenid-Zusätzen
| Leistung (W) | Art der Glühlampe | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|
| 250 | Ellipsoid mit Streuschicht | 17.000 | 68 |
| 360 | Ellipsoid mit Streuschicht | 24.000 | 67 |
| 1.000 | Ellipsoid mit Streuschicht | 80.000 | 80 |
| 250 | Röhrenförmig, klar | 20.000 | 80 |
| 360 | Röhrenförmig, klar | 25.000 | 70 |
| 1.000 | Röhrenförmig, klar | 80.000 | 80 |
| 2.000 | Röhrenförmig, klar | 190.000 | 95 |
| 3.500 | Röhrenförmig, klar | 300.000 | 86 |
- Quecksilberdampflampen mit Leuchtstoff und Reflektor:
- Sie verfügen über eine reflektierende Oberfläche an der Oberseite, die den Lichtaustritt lenkt. Sie dienen zur Erzeugung von Lichteffekten und dekorativen Lichtquellen.
Natriumdampf-Entladungslampen
Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampen
- Diese Lichtquellen haben die höchste Lichtausbeute (über 180 lm/W).
- Die Lebensdauer beträgt etwa 6.000 Stunden.
- Das emittierte Licht ist monochromatisch (gelb-orange), wodurch die Farben der beleuchteten Objekte verfälscht werden. Diese Eigenschaft schränkt ihre Verwendung ein.
- Sie erreichen den maximalen Lichtstrom erst 5 bis 10 Minuten nach dem Start.
- Sie werden in Beleuchtungsanlagen verwendet, bei denen die Lichtmenge wichtiger ist als die Lichtqualität, z. B. auf Autobahnen, Parkplätzen und Lagerflächen sowie in Häfen. Sie werden auch in der Architektur- und Landschaftsbeleuchtung eingesetzt.
Tabelle 10: Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampen
| Leistung (W) | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|
| 18 | 1.800 | 100 |
| 35 | 4.800 | 137 |
| 55 | 8.000 | 145 |
| 90 | 13.500 | 150 |
| 135 | 22.500 | 167 |
| 180 | 33.500 | 183 |
Hochdruck-Natriumdampf-Entladungslampen
- Ihre Lichtausbeute ist etwas niedriger als die der Niederdrucklampen (zwischen 80 und 130 lm/W), aber höher als die von Quecksilberdampflampen.
- Ihre Lebensdauer ist hoch und liegt über 9.000 Stunden.
- Sie werden sowohl für die Außenbeleuchtung (Autobahnen, Hafenanlagen, Flughäfen usw.) als auch für die Innenbeleuchtung (Geschäfte, Hallen usw.) genutzt.
Tabelle 11: Hochdruck-Natriumdampf-Entladungslampen
| Leistung (W) | Typ Ampulle | Lichtstrom (lm) | Lichtausbeute (lm/W) |
|---|---|---|---|
| 70 | Ellipsoid mit Streuschicht | 5.800 | 83 |
| 150 | Ellipsoid mit Streuschicht | 14.000 | 93 |
| 250 | Ellipsoid mit Streuschicht | 25.000 | 100 |
| 400 | Ellipsoid mit Streuschicht | 47.000 | 117,5 |
| 1.000 | Ellipsoid mit Streuschicht | 120.000 | 120 |
| 150 | Röhrenförmig, klar | 14.500 | 97 |
| 250 | Röhrenförmig, klar | 25.500 | 102 |
| 400 | Röhrenförmig, klar | 48.000 | 120 |
| 1.000 | Röhrenförmig, klar | 130.000 | 130 |
Spezielle Entladungslampen
- UV-Lampen:
- Dies sind spezielle Quecksilberdampf-Entladungslampen, die UV-Strahlung emittieren. Es gibt verschiedene Arten:
- Schwarzlichtlampen: Ihr Licht ist „schwarz“, da die sichtbare Strahlung praktisch Null ist. Sie werden in der Philatelie, bei Banken, in der Medizin, für dekorative Beleuchtung, in Nachtclubs, Diskotheken usw. verwendet.
- Solarienlampen: Neben dem sichtbaren Licht emittieren sie starke UV- und Infrarotstrahlung, die zum Bräunen, zur Alterung von Kunststoffen und für medizinische Anwendungen eingesetzt wird.
- Ozonlampen: Sie emittieren UV-Strahlung und werden zur Sterilisation und Desinfektion von medizinischen Instrumenten verwendet.
- Infrarotstrahlungs-Lampen:
- Dies sind spezielle Glühlampen, die hauptsächlich Infrarotstrahlung, d. h. Wärme, aussenden. Sie haben viele Anwendungen, darunter das Trocknen von Materialien, das Gießen und Schweißen von Kunststoffen, die Tierhaltung und medizinische Anwendungen.
- Neonlampen:
- Diese sind vergleichbar mit Glühlampen. Sie haben eine sehr geringe Lichtleistung und einen geringen Verbrauch sowie eine lange Lebensdauer. Sie werden nur zur Signalisierung verwendet.