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Beleuchtung

Stromsparende Beleuchtung

Stromsparende Beleuchtung

 

Grundlagen

Lampen wandeln elektrischen Strom in sichtbares Licht um, wobei die Effizienz dieses Vorgangs je nach Lampenart sehr unterschiedlich ist.

Die Lichtausbeute η [lm/W] ist das Maß dafür und gibt Aufschluss über die Wirtschaftlichkeit der jeweiligen Lampe. beleuchtung_formel

 

Lampenarten

 

GlĂĽhlampen
wandeln nur ca. 5 % (Standard-Glühlampen) des Stroms in sichtbares Licht um, der Rest ist Abwärme.
Lichtausbeute: 12 – 15 lm/W
beleuchtung_lp1
Halogenlampen
sind etwas effizienter als normale GlĂĽhlampen. Bei den Niedervoltsystemen wird der Vorteil jedoch z. T. durch die Transformatorverluste wieder aufgehoben.
Lichtausbeute: 15 – 20 lm/W
beleuchtung_lp2
Leuchtstofflampen
wandeln ca. 25 % des Stroms in Licht um. Sie müssen mit einem Vorschaltgerät betrieben werden, das zusätzliche Verluste verursacht.
Lichtausbeute: 75 – 100 lm/W
beleuchtung_lp3
Kompaktleuchtstofflampen oder Energiesparlampen
sparen nur gegenüber Glühlampen Energie ein. Sie sind mittlerweile in so vielen Bauformen, meist mit integriertem Vorschaltgerät, erhältlich, dass nahezu alle Glühlampen durch sie ersetzt werden können.
Lichtausbeute: 65 – 80 lm/W
beleuchtung_lp4
Hochdruckdampflampen
kommen aufgrund ihrer schlechten Farbwiedergabe meist nur bei der AuĂźenbeleuchtung zum Einsatz. Statt den
- eher bläulichen Quecksilberdampflampen (50 – 60 lm/W) oder
- Metallhalogendampflampen (ca. 90 lm/W) sollten möglichst die
- rot-gelb leuchtenden Natriumdampflampen (100 – 125 lm/W)
eingesetzt werden.
Natrium-Niederdruckdampflampen
sind die effizientesten Lampen, werden wegen ihrer rein gelben Lichtfarbe jedoch nur fĂĽr die StraĂźenbeleuchtung verwendet.
Lichtausbeute: 170 – 180 lm/W
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Leuchtdioden (LED: Light Emitting Diode)
sind sehr kleine leuchtende Halbleiterchips, die eine Lichtstrahlung aussenden. Sie bieten wegen ihrer sehr kleinen Abmessungen eine sehr groĂźe Gestaltungsfreiheit. Die Lichtausbeute liegt zwischen 20 und 40 lm/W, in Zukunft sollen jedoch ca. 100 lm/W erreicht werden. Nennenswert ist ebenfalls die sehr lange Lebensdauer von ĂĽber 50.000 Stunden.
beleuchtung_lp6

Ăśbersichtsmatrix

Lampenart Lichtausbeute [lm/W] Lebensdauer
Glühlampen 12 – 15 sehr gering
Halogenlampen 15 – 20 gering
Leuchtdioden 20 – 40,
Neuentwicklungen bis 100
sehr hoch
Leuchtstofflampen 75 – 100 mittel
Energiesparlampen 65 – 80 hoch
Hochdruckdampflampen bis 150 hoch
Niederdruckdampflampen 170 – 180 sehr hoch

 

Tageslichtlenkung

Tageslichtlenkung

 

Sind die Einstrahlbedingungen der Sonne ungĂĽnstig oder sind die Winkel der Einstrahlung sehr wechselhaft, so kann die Licht- und Energieeinstrahlung durch Lichtlenkung beeinflusst werden.
Die Lichtlenkung kann einerseits als Schutz vor zu hoher Sonneneinstrahlung dienen, andererseits zur Verbesserung der Beleuchtungsstärke in großen Raumtiefen führen, wobei sich durch die Minimierung der Kunstlichtzuschaltung der weitere wichtige Vorteil der Reduzierung des Strombedarfs für die Beleuchtung ergibt.

 

Relativer Verlauf der Beleuchtungsstärke tageslicht_schema_ohne
in einem Raum ohne ...
tageslicht_schema_mit
... und mit Tageslichtlenksystem.

 

AusfĂĽhrungen von Tageslichtlenksystemen

 

1. Zu den effizientesten Lösungen um Tageslicht von außen in den Raum zu bringen gehören die außen liegenden Tageslichtlenksysteme.
Das Sonnenlicht wird ĂĽber auĂźen vor der Fassade angebrachte
- Reflektoren oder
- Anidolische Spiegel -
einer speziell gekrümmten Bauform von Reflektoren, die die Ausbeute an Tageslicht, das in den Raum gelenkt wird, gegenüber der einfachen Bauweise deutlich erhöht, allerdings einer exakten Ausrichtung nach dem Sonnenstand bedarf - oder
- Prismenplatten, die zwar vorwiegend als Sonnenschutz eingesetzt werden, in einer meist asymmetrischen Bauweise aber auch lichtlenkende Funktionen übernehmen können,
umgelenkt und in den Raum eingebracht. Die Decke sollte möglichst hell sein, um das eingebrachte Sonnenlicht in die Tiefe des Raumes reflektieren zu können.

Vorteil:

Hohe Ausbeute an Tageslicht.

Nachteil:

Da der Reflexionsgrad durch Verschmutzung der lichtlenkenden Bauteile verschlechtert wird, ergibt sich ein hoher Aufwand an Wartungsarbeiten.
2. Das gleiche Umlenkprinzip gilt auch fĂĽr die innen liegenden Tageslichtlenksysteme.
Sie unterscheiden sich nur durch die raumseitige Anbringung der lichtlenkenden Bauteile, wie
- Lichtschwert oder
- Anidolische Spiegel.

Vorteil:

Wartungs- und Reinigungsarbeiten sind einfacher durchzufĂĽhren.

Nachteil:

GegenĂĽber den auĂźenliegenden Tageslichtlenksystemen geringere Lichtausbeute.
3. Innen liegende Lamellen-Jalousien vereinen das Konzept von traditionellem Sonnenschutz mit der Umlenkung des Tagelichts. Auch hier gibt es unterschiedliche Lamellen-Bauformen.
- Prismatische Acryllamellen - genaue Nachführung der Sonnenhöhe ist nötig
- Gekrümmte "auf den Kopf gestellte" Metalllamellen mit einer Spiegeloberfläche
- Gestufte Metalllamellen - reflektieren steil eintreffende Sonnenstrahlen nach auĂźen ab, flach eintreffende Strahlen hingegen werden in den Raum geleitet.

Vorteil:

Einfache DurchfĂĽhrung von Wartungs- und Reinigungsarbeiten.

Nachteil:

Wärmeeintrag in den Raum, schlechtere Lichtausbeute.
4. Das Tageslichtlenksystem kann in die vertikale Doppelverglasung integriert sein. Die unbewegliche Lichtumlenkung leitet das Licht mittels
- symmetrischer Metallprofile -
Standard, lenkt einen groĂźen Teil des Lichtes in den Raum,
- asymmetrischer Metallprofile -
Sommer: Energieeintrag wird minimiert,
Winter: Lichtlenkung in den Raum,
- gekrĂĽmmter Acrylstreifen -
Lenkung von direktem und diffusem Licht,
- prismatischer Acrylplatten,
- geschlitzter Acrylplatten -
relativ gute Durchsicht, jedoch hoher direkter Lichteintrag
in den Raum.

Vorteil:

Niedrige Unterhaltskosten, keine beweglichen Bauteile, Blendschutz

Nachteil:

Nur bedingte Durchsicht
5. Integriert man das Tageslichtlenksystem in die horizontale Dach-Doppelverglasung, können beispielsweise Flure oder Innenhöfe mit Tageslicht versorgt werden. Die Lichtlenkung geschieht in diesem Fall durch
- asymmetrische Metalllamellen und gekrĂĽmmte Acrylstreifen -
Lenkung von direktem und diffusem Licht oder
- Kapillarröhrchen aus Acryl oder Glas -
Lenkung der diffusen Strahlung in Lamellenrichtung oder
- Glasvlies -
Die Kombination mit Kapillarröhrchen aus Acryl oder Glas ergibt eine komplette diffuse Transmission.

 

 
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Fraunhofer-Institut für Bauphysik