ET-Licht 2012/04 by Daniel Gugger

Maximale Energieeffizienz!

SlimLED Sens Superflach und energieeffizient Eine Sonderausgabe von

Umschlag

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Editorial LED – Licht Ein Dualitätsphänomen!

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Fachteil Beleuchtungsbewertung weisser LEDs

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Weisse Aussenbeleuchtung

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LED in der Strassenbeleuchtung

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Checkliste für LED-Strassenbeleuchtung Licht für Hochleistungssport Licht im Möbel

Partnerschaft SLG Schweizer Licht Gesellschaft

LED-Licht gegen Schmerzen Gotik mit LED vereint Lichtqualität entscheidet

Redaktionsleitung Hans Rudolf Ris

Was ist Licht?

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Leuchtende Textilien Liftsysteme für Leuchten

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Veranstaltungen und Personen

Nicole Lüscher Tel. 058 200 56 16 nicole.luescher@azmedien.ch Produktion, Layout Gülsah Yüksel, Manu Saxer Einzelpreis Fr. 10.–, grössere Mengen auf Anfrage

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Züblin hat eine neue, superflache LED Leuchte entwickelt. Sie ist mit oder ohne integrierten Bewegungsmelder erhältlich und kann als 13 Watt, oder als 22 Watt Modell geliefert werden. In der 13 Watt Version stehen 700 Lumen in warmweisser Lichtfarbe zur Verfügung, in der 22 Watt Version sind es gute 1200 Lumen. Die superflache SlimLED ist geeignet für die Installation in Garagen, Treppenhäusern, Vorräumen, Hauseingängen und Kellern etc. Sie zeichnet sich durch eine hervorragende Energieeffizienz aus. Das Energie-Einsparpotential gegenüber herkömmlichen Produkten mit Glühlampen liegt bei etwa 88 %. Wird die Version mit Bewegungsmelder gewählt, kann sogar eine maximale Energieeffizienz von bis zu 95 % erreicht werden. M.Züblin AG 8304 Wallisellen www.zublin.ch

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Editorial

LED – Licht Ein Dualitätsphänomen! Liebe Leserin. Lieber Leser. Licht ist ein Lebensmittel. Man kann sich zwar nicht davon ernähren, aber es ermöglicht und unterstützt praktisch alle menschlichen Lebensprozesse. Nicht nur die biologischen, auch die psychologischen und damit unser Gemüt mit allen emotionalen Schattierungen.

Vor 90 Jahren: Nobelpreis für die Lichtquanten Aber wissen wir eigentlich, was Licht ist? Sogar für Albert Einstein, der für seine 1905 als Angestellter am Berner Patentamt entwickelte Lichtquanten-Theorie 1922 den Nobelpreis erhielt, war es trotzdem zeitlebens ein dunkles Rätsel. Denn er schrieb 1951 in einem Brief an seinen Freund und Kollegen Michele Besson: «Die ganzen 50 Jahre bewusster Grübelei haben mich der Antwort ‹Was sind Lichtquanten› nicht nähergebracht. Heute glaubt zwar jeder Lump, er wisse es, aber er täuscht sich . . .» Ja, und was denken wir Dilettanten darüber? Einstein bekam den Nobelpreis nicht für seine berühmte Relativitätstheorie, sondern für den Photoelektrischen Effekt, für die Lichtquanten. Denn er entdeckte, dass sich Licht nicht immer als elektromagnetische Welle zeigt, es präsentiert sich auch als Energieteilchen, den Photonen. Diesen Effekt hat Einstein sofort als revolutionär erkannt. Interessant ist aber, dass bereits Newton 200 Jahre vorher sich den Lichtstrahl aus zusammengesetzten Lichtteilchen, Korpuskeln, vorstellte. Bekannt war aber schon 50 Jahre vorher Christiaan Huygens Wellentheorie des Lichts. Und seither leben wir mit der Dualität des Lichts und versuchen immer noch, die Geheimnisse des Lichts zu verstehen . . .!

Welle oder Teilchen? Die Quantentheorie ist immerhin seit mehr als 90 Jahren in der Physik etabliert und bedeutete damals einen tiefen Bruch mit dem vorherrschenden physikalischen Weltbild. Trotzdem ist die klassische elektromagnetische Wellentheorie des Lichts empirisch gut bestätigt und liefert in der Praxis sinnvolle und gute Erklärungen. Es gibt verschiedene Fälle, wo das Licht klare Welleneigenschaften zeigt. Aber in vielen anderen Situationen geben nur Einsteins Lichtquanten gute Argumente.

Dualität des Lichts bei der LED Die LED als Licht Emittierende Diode ist ein Halbleiterbauelement und ein praktisches Beispiel der Dualität des Lichts. Denn ihre innere Funktionsweise lässt sich nur mit der Quantentheorie erklären. Wellenlänge, Frequenzen und Amplituden usw. spielen keine Rolle. Hingegen, wenn das Licht «herauskommt», dann wird plötzlich das Spektrum mit all seinen Eigenschaften wichtig. Augenblicklich wird zum Beispiel die farbliche Zusammensetzung des weissen Lichts wichtig. Ob es beispielsweise warmweiss oder kaltweiss ist und ob angestrahlte Farben «richtig» wiedergegeben werden. Bei all diesen Beurteilungen sind die Photonen und damit die Lichtquanten inexistent.

Selbstverständlich findet der Käufer in diesem Laden nicht frisches Kernobst (Pyrinae), sondern «Glühbirnen » (Temperaturstrahler) in fast allen Wattagen. Wem die Energiespar- bzw. LED-Lampen nicht genehm sind, bekommt hier – mitten in der grössten Schweizer Stadt und an guter Passantenlage – trotz Glühlampenverbot Ersatzbirnen mit E27-Sockel für sein Wohn- oder Schlafzimmer. Allerdings erhält er «spezielle» Industrieausführungen oder stossfeste Fabrikate, beide zwar mit weniger Lichtstrom, aber längerer Lebensdauer. Natürlich einem etwas speziellen Preis. Dieser extra Licht-Service kostet natürlich einiges – Effizienz hin oder her. (Bild: H.R. Ris)

Der Quanteneffekt ermöglicht bei der LED einen «Quantensprung» bezüglich der energetischen Effizienz. Aber im Alltag und am Stammtisch ereifern sich die Leute nicht vorwiegend an den Photonen und den Lumen pro Watt, sondern, ob das Licht « schön» sei oder nicht. Und dieser emotionale Faktor ist für die meisten wohl der Massstab für die Akzeptanz der LED. In dieser Beziehung hat sie wohl noch Bedarf.

Hans R. Ris h.r.ris@bluewin.ch

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Lichttechnische Kenngrössen für eine umfassende Beleuchtungsbewertung

Wissenschaftliche Definitionen basieren immer auf dem Stand der damaligen Technik. Technische Fortschritte verlangen nach neuen Festlegungen und ergänzenden Auslegungen. Mit den heute verfügbaren LEDs ergeben sich neue lichttechnischen Möglichkeiten, die nach ergänzenden und teilweise neuen Fragen und damit auch Antworten rufen. Im vorliegenden Beitrag werden weisse leuchtstoffbasierte Hochleistungs-LEDs einer umfassenden lichttechnischen Betrachtung unterzogen.

Ausser den klassischen lichttechnischen Begriffen wie Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke, Blendung, Farbtemperatur, Kontrast usw. sind vor allem im Umfeld der LED weitere Grössen wie zum Beispiel Farbort, Weissheitsgrad, Farbwidergabe, Brillanz usw. notwendig. (Bild Philips)

Autor PD Dr.-Ing. habil. Peter Bodrogi Ms. Sc. Trinh Quang Vinh Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc Khanh Fachgebiet Lichttechnik, Technische Universität Darmstadt Erstveröffentlichung in LICHT (D) 6/2012 Für ET LICHT durch die Redaktion gekürzt

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Die Aufgaben der Lichtwissenschaft bis zu den letzten Jahren des 20. Jahrhunderts waren es, die Kriterien für eine unfall- und ermüdungsfreie Beleuchtung zu entwickeln. Man konzentrierte sich auf die Bestimmung der Beleuchtungsniveaus und verwendete dabei physiologisch-optische Verfahren, arbeitsphysiologische Verfahren, die die Arbeitsleistung, die Ermüdung, die Fehlerhäufigkeit und die Unfall-

rate erfassen, sowie die psychologischen Verfahren. Die Bewertung der Beleuchtungssituationen kann schematisch in Bild 1 dargestellt werden.

Heutige Normen genügen nicht mehr Die Forschungsergebnisse der letzten Jahrzehnte sind die Grundlagen der heutigen Normen für die Beleuchtungstechnik. Die Kenngrössen

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Bild 1 Schema der heutigen Bewertung der Beleuchtungssituation.

Bild 2 Lichttechnische Kenngrössen für eine umfassende Beleuchtungsbewertung.

sind nach Bild 1 die Leuchtdichten, Beleuchtungsstärken und ihre Verteilungen, die physiologische und psychologische Blendung sowie der Kontrastwiedergabefaktor. Ihnen ist es gemeinsam, dass sie ein Ergebnis der V(␭)-fotometrischen Bewertungen sind. Die V(␭)-Funktion repräsentiert die spektrale Hellempfindungsfunktion für das Tagessehen bis zu einem Sehwinkel von 4° und physiologisch gesehen den Luminanzkanal in unserem Hellempfindungsprozess. Die chromatischen Komponenten werden dabei nicht berücksichtigt. Basierend auf dieser bisherigen Kenntnis findet der derzeitige lichttechnische Prozess etwa wie folgt ab: • Auf der Lichtquellenebene: die Lampenentwickler planen die Lampen nach den Kriterien wie Druck, Temperatur, Füllgas, Lampenkolbengeometrie, Elektrodenform und -material, um eine Langzeitstabilität und die höchste Lichtausbeute in lm/W zu erreichen. Für einige Anwendungen sind die Farbwiedergabe sowie der Farbort als wichtig erachtet.

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• Auf der Leuchtenebene: Die Leuchtenentwickler verwenden die geeigneten Lampentypen und Vorschaltgeräte und entwickeln die Gehäuse und Optiken, damit die Blendung für eine bestimmte Anwendung minimiert wird und eine definierte Lichtstärkeverteilungskurve ( LVK ) realisiert werden kann. Die Langzeitstabilität der Leuchte und die Typprüfungen stehen dabei im Vordergrund. • Auf der Lichtplanerebene: Die Lichtplaner planen die Räume anhand der Raumgeometrie und Anwendungstypen und versuchen, die mittlere Beleuchtungsstärke, die Gleichmässigkeit sowie die Blendung nach den gültigen Nor-

men und berufsgenossenschaftlichen Richtlinien durch Variation der Leuchtentypen, Anzahl und Anordnungen zu erreichen. Die Kosten und die Energieeffizienz der Beleuchtungsanlagen stehen häufig im Vordergrund. Für bestimmte Anwendungen und Beleuchtungssituationen kann man die Atmosphäre, die Raumwirkung, die Akzeptanz und die Bindung der Betrachter zu den beleuchteten Situationen durch diese oben genannte rationelle Arbeitsweise nicht erreichen. Über die photometrischen Kenngrössen hinaus sind für eine moderne Beleuchtung die Variation und Einstellung der direkten und indirekten Anteile mit ihrer Lichtintensität und ihren wohl definierten Farborten, die chromatische Helligkeit, die Brillanz der Objektdarstellung, die Wirkung zwischen den Lichtspektren und der Materialität wichtig, um die Farbgebung und die Lenkung der Aufmerksamkeit der Betrachter auf die Beschaffenheit und die Anordnung der Objekte im Raum zu ermöglichen. Darüber gab es in der Vergangenheit einige wertvolle Literaturen. Das sind die Absichten und Praktiken der Lichtarchitekten, die seit einigen Jahren durch Forschungsarbeiten der Vision- und Farbwissenschaftler untersucht und quantitativ formuliert sind. Die neu entstandenen umfassenden lichttechnischen Kenngrössen sind in Bild 2 veranschaulicht. Der Unterschied zu den oben genannten V(␭)-fotometrischen Kenngrössen liegt in der Hinzunahme der chromatischen, spektralen und gesundheitstechnischen Komponenten der optischen Strahlung in die Bewertung der Beleuchtungssituation. Diese Bewertung findet ohne-

Nr.

LED-Typ

Kategorie

Ra-Wert

R9-Wert

1 2 3 4 5

Warmweisse LED Warmweisse LED Neutralweisse LED Neutralweisse LED Kaltweisse LED

Hohe Farbwiedergabe Moderate Farbwiedergabe Hohe Farbwiedergabe Moderate Farbwiedergabe Hohe Farbwiedergabe

93 – 99 79 – 87 91 – 98 72 – 83 90 – 96

83 – 99 1 – 67 46 – 99 –20 – 28 39 – 84

Tabelle 1 – Kategorien der gemessenen marktüblichen weissen leuchtstoff-basierten LEDs unterschiedlicher Hersteller

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Bild 3 Spektrale Reflexionsgrade von der roten Farbe CIETCS09, einer roten Erdbeere, einer roten Tomate und einer roten Rose.

hin bereits im visuellen und nichtvisuellen Wahrnehmungsprozess der Betrachter statt und findet nun allmählich durch die umfassenden lichttechnischen Parameter ihre Berücksichtigung in der Lichttechnik.

Untersuchung der lichttechnischen und circadianen Leistung Im Wissen darüber, dass die Beobachter selten die Lichtquellen direkt betrachten, sondern dass die optische Strahlung der Lichtquellen mit einer bestimmten spektralen Zusammensetzung nach der Reflexion auf der Oberfläche der Raumgegenstände nun verändert und spektralmoduliert das Auge der Beobachter erreicht, und im Gehirnapparat die Farbattribute wie Farbton, Farbsättigung sowie die Helligkeit mit ihrer achromatischen Komponente, die in der heutigen klassischen Lichttechnik als Leuchtdichte verwendet wird, auslöst, kann man die wissenschaftliche Vorgehensweise wie folgt konzipieren:

• Die spektralen Reflexionseigenschaften der Gegenstände werden gemessen. Das sind u.a. Obst, Gemüse, Fleisch, Fisch, Blumen, Blätter, Möbel, Textilien, Drucksachen, Hauttöne und Haarfarben. Diese Materialien wurden an der TU Darmstadt spektral gemessen. In Bild 3 werden als Beispiel die spektralen Reflexionsgrade der roten

Testfarbe CIETCS09, der roten Erdbeere, Rose und Tomate veranschaulicht. • Etwa 53 verschiedene weisse leuchtstoff-basierte Hochleistungs-LEDTypen, die derzeit auf dem Markt als übliche Serienprodukte unterschiedlicher Hersteller verfügbar sind, wurden bei verschiedenen Temperaturen spektral gemessen.

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Bild 4 Die spektralen Verteilungen einiger gemessenen marktüblichen warmweissen LEDs mit sehr guter Farbwiedergabe und einer Glühlampe.

Bild 5 Die spektralen Verteilungen der gemessenen marktüblichen neutralweissen LEDs mit sehr guter Farbwiedergabe.

Bild 6 Die spektrale Verteilung der gemessenen marktüblichen kaltweissen LEDs mit moderater Farbwiedergabe.

Die Autoren unterteilen die gemessenen LEDs in sechs Gruppen und analysieren sie sowohl getrennt als auch gemeinsam (Tabelle 1). Die gemessenen Spektren, gemeinsam mit den Reflexionsspektren der Materialien, wurden verwendet, um die Parameter chromatische Relativhelligkeit (L**), äquivalente Leuchtdichte (Läq ), Farbwiedergabe (Ra ), Farbgamut (G), Farbpräferenz (CQS), Circadian Stimulus (CS) und S/P-Verhältnis (S/P) zu berechnen. In diesem Artikel werden nur ausgewählte Zusammenhänge unter ausgewählten Parametern analysiert. In Bild 4 werden die spektralen Verteilungen von einigen gemessenen marktüblichen warmweissen LEDs mit einer Farbwiedergabe von Ra besser als 80 und von einer

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Glühlampe dargestellt. Diese warmweissen LEDs mit einer Farbtemperatur zwischen 2600 K und 3000 K sind sehr gut geeignet für die Entwicklung von LED-RetrofitLampen für die Wohnraumbeleuchtung und Beleuchtung von Restaurants sowie Hotels. Die Spektren haben ein Maximum eher bei 600–610 nm und 640 nm. Mit einem ähnlichen spektralen Anstieg wie bei einem Glühlampenspektrum sowie mit einem Farbwiedergabeindex von mehr als 94 ist die Farbwiedergabe des LED-Typs T17 exzellent und der Glühlampe ähnlich mit dem Unterschied, dass die blauen Farben wie eine blaue Jeanshose oder eine blaue Blume brillanter erscheinen als unter dem Licht einer Glüh- oder Halogenglüh-

lampe. Es ist nämlich allgemein bekannt, dass thermische Strahler mit einer Verteilungstemperatur um 2600 K bis 3000 K einen sehr geringen Strahlungsanteil im blauen Bereich haben. Für sehr gute Bürobeleuchtungen sowie für eine brillante Verkaufsbeleuchtung sind die neutralweissen LEDs mit einer hohen Farbwiedergabe erwünscht und auf dem Markt verfügbar. In Bild 5 werden die Spektren der LEDs mit einer nicht guten Farbwiedergabe (Typ T2#3, Typ T8#1, Typ T12, allgemeine Farbwiedergabeindizes Ra=66–75), mit einer für die Bürobeleuchtung gerade akzeptablen Farbwiedergabe (Typ T16, Ra=82,8) und mit einer sehr guten Farbwiedergabe (Typ T18, Ra=90) dargestellt, im Vergleich zum Spektrum eines Planckschen Strahlers (4060 K). Die LED-Typen T2#3, T8#1 und T12 haben ein Spektrum von einem typischen YAG-Leuchtstoff mit einem Maximum um 560 nm. Der LED-Typ T16 hat einen orangenen Leuchtstoff mit einem Maximum um 590 nm–600 nm. Die Leuchtstoff-Systeme z. B. bei dem LED-Typ T18 mit einem Maximum um 630 nm haben eine bessere Farbwiedergabe, speziell für die roten und violetten Farben. In Bild 6 werden die spektralen Verteilungen einiger kaltweissen LEDs, wie sie auf dem heutigen Markt verfügbar sind, dargestellt, im Vergleich zum Tageslicht (6540 K). Das sind sehr effiziente LEDs im Sinne der heutigen Definition der Lichtausbeute mit der Einheit lm/W, die zurzeit zwischen 120 und 145 lm/W liegen kann. Die Farbwiedergabe reicht für die Strassenbeleuchtung sowie für die Innenraumbeleuchtung in den Lagerhallen, Parkhäusern und Kühlräumen aus. Die hohe Lichtausbeute kann man sehr gut erklären, da das Maximum der verwendeten YAGLeuchtstoffe bei 555 nm–565 nm und somit sehr nah am Maximum der V(␭)-Funktion liegt (Bild 6). Ein Vergleich der Spektren der kaltweissen LEDs mit dem Spektrum der Tageslichtphase 6540 K in Bild 6 zeigt deutlich die Defizite dieser LEDs in der Lücke im Spektrum zwischen

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Bild 7 Korrelation der chromatischen Objekthelligkeit der Farbe R9 und der roten Rose (s. auch Bild 6).

Bild 8 Korrelation zwischen den Messzahlen der Farbpräferenz (CQS) und der Farbwiedergabe (CIE Ra).

Bild 9 Korrelation zwischen dem circadianen Stimulus CS und dem S/P-Verhältnis.

460 nm und 520 nm (blau-cyangrün) und im Wellenlängenbereich ab 580 nm (gelb-orange-rot). Berechnet man nun die chromatische Relativhelligkeit für die rote Rose und die rote CIE-Testfarbe CIETCS09 ( Bild 3 ), die jeweils mit den 53 untersuchten weissen LEDs beleuchtet werden, findet man gemäss Bild 7 eine hohe Korrelation mit einem Korrelationskoeffizienten r2 = 0,8953. Das soll bedeuten,

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dass diejenigen weissen LEDs, die eine niedrige oder hohe chromatische Relativhelligkeit der künstlichen Farbe CIETCS09 verursachen, auch eine dementsprechend niedrige bzw. hohe chromatische Relativhelligkeit beim Naturprodukt « rote Rose» hervorrufen. Neben einer derzeitigen Diskussion über die neue Definition des Farbwiedergabeindex gibt es auch aktuell eine internationale Diskus-

sion darüber, ob und wie man die Farbpräferenz für die Beurteilung der Farbwiedergabe verwenden kann. Die häufig formulierten Argumente in diesem Diskussionsprozess sind, dass ein wahrnehmungstechnisch richtiger Farbwiedergabeindex für die Beurteilung der farbtreuen Darstellung der Objektfarben das richtige Instrument ist, da er auf der Basis der Differenz der Farbwahrnehmung einer bestimmten Objektfarbe bei der Beleuchtung einer bestimmten Lichtart gegenüber der gleichen Beleuchtung mit einer Referenzlichtart mit der gleichen Farbtemperatur begründet werden kann. Die Farbpräferenz basiert auf der mentalen Einstellung, die Objektfarbe in einem bestimmten Farbbereich lieber zu sehen (z. B. sollte sie gesättigter, rötlicher oder bläulicher sein). In dem Kontext der Farbpräferenz sind auch die Komponenten der Farbkultur, der Lebenserfahrung und der persönlichen Position mitintegriert, sodass die Farbpräferenz sicherlich für die Kunst (Film, Malerei) oder für die Produktpräsentation ein wichtiger Parameter sein kann. Für eine sachliche Beurteilung der Farbreproduktion einer Objektfarbe unter einer bestimmten zu beurteilenden Lichtart ist die Farbwiedergabe das bessere Instrument. Da der Parameter « Farbpräferenz» mittlerweile in verschiedenen LED-Firmen neben der heutigen Fassung des Farbwiedergabeindex verwendet wird, haben die Autoren für die 53 weissen untersuchten LEDs sowohl die Messzahl der Farbpräferenz ( CQS ) als auch die Messzahl der Farbwiedergabe (CIE Ra) berechnet. Die Ergebnisse sind in Bild 8 dargestellt. Ein hoher Korrelationskoeffizient von r2= 0,9368 (Bild 8) weist auf eine sehr gute Korrelation zwischen der Messzahl der Farbwiedergabe (Ra ) und der Farbpräferenz (CQS) bei den 53 untersuchten weissen LED-Lichtquellen hin. Laut dieser Messzahlen weist also eine weisse LED mit einer sehr guten Farbwiedergabe i. A. auch eine hohe Farbpräferenzeigenschaft auf. Umge-

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kehrt verursacht eine LED mit niedriger Farbwiedergabe keine gute Farbpräferenz. In Bild 9 wird der Zusammenhang zwischen der circadianen Aktivität (CS entspricht der Höhe der Melatonin-Unterdrückung) und dem S/P-Verhältnis dargestellt. Daraus geht hervor, dass eine weisse LED mit einem hohen skotopischen Anteil in ihrem Spektrum mehr helfen kann, Melatonin zu unterdrücken. Das ist die Konsequenz aus der sehr guten Korrelation zwischen dem CS-Parameter und dem S/P-Verhältnis. Generell besteht zwischen der Farbwiedergabe und der wahrgenommenen chromatische Relativhelligkeit für alle Farben kein Zusammenhang. Speziell für rote Farbtöne (z. B. die CIE-Testfarbe CIETCS09 oder für rote Tomaten, rote Paprika, rote Blumen, Salami und rote Textilien) und innerhalb der Weisskategorien (warm-, neutraloder kaltweiss) kann man dennoch einen guten Zusammenhang her-

Bild 10 Zusammenhang zwischen der chromatischen Relativhelligkeit (L**) und des speziellen Farbwiedergabeindex (R9) am Beispiel der roten CIE-Testfarbe CIETCS09 für die drei Gruppen der Lichtquellen nach der ähnlichsten Farbtemperatur, warmweiss (ww), neutralweiss (nw) und kaltweiss (kw), vgl. mit Tabelle 1.

leiten (Bild 10). Das bedeutet, dass man generell für rote Farben, die in unserer Umwelt oft vorkommen, eine grössere chromatische Relativhelligkeit wahrnimmt, wenn die weissen LEDs einen hohen speziellen Farbwiedergabeindex für die roten Farben aufweisen. Generell besagen die bisherigen Ausführungen in dieser Arbeit, dass eine weisse LED mit einer sehr

guten Farbwiedergabe auch eine sehr gute Farbpräferenz und für rötliche Farbtöne eine hohe Objekthelligkeit liefert. Eine weisse LED mit einem sehr guten S / P-Verhältnis ruft auch eine hohe circadiane Aktivität hervor. Für die kompetenten Planer der LED-Beleuchtungsanlagen und für die LED-Leuchtenentwickler sind diese L Kenntnisse sehr wichtig.

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Energieeffizienz mit mehr Blau im Spektrum – eine Lösung mit Fallstricken!

Die Strassenbeleuchtung wirkt als ein «optisch» gewichtiger Teil in der Lichttechnik. Es werden nun Zweifel geäussert, ob die bisherigen Normen zur Strassenbeleuchtung, welche auf der Photometrie mit V(␭) beruhen, noch verlässliche Vorgaben liefern. Da weisses Licht (z. B. HIT ) einen höheren Blauanteil enthält als gelbes Licht (z. B. HS ), spricht es die Stäbchen bei gleicher Leuchtdichte stärker an. Es wird daher spekuliert, dass man mit einem «mesopisch angepassten» Spektrum die Normwerte für (photopische) Beleuchtungsstärken zur Effizienzverbesserung unterschreiten könnte. Je dunkler die Umgebung wird, auf welche das Auge adaptiert, desto bedeutsamer werden für den Sehvorgang die lichtempfindlichen Stäbchen im Vergleich zu den Zapfen. Ihre unterschiedliche spektrale Absorption verschiebt damit die spektrale Hellempfindlichkeit kontinuierlich von der photopischen 2°-Empfindlichkeit V(␭) (Tagessehen mit den Zapfen) zur skotopischen Empfindlichkeit V’( ␭ ) (Nachtsehen mit den Stäbchen), das heisst, zum blauen Bereich des Spektrums (Purkinje-Effekt ). Beim mesopischen Bereich ( Dämmerungssehen), etwa zwischen 0,01 cd /m2 und 3 cd/m2, befindet sich die spektrale Empfindlichkeit zwischen diesen beiden Extremen V(␭ ) und V’(␭). Seit Kurzem hat die CIE dafür eine variable spektrale Hellempfindlichkeit Vmes(␭,m ) publiziert, wobei der Parameter m die Ähnlichkeit mit V(␭) bestimmt (m=0 skotopisch, m = 1 photopisch). Enthält ein Lichtspektrum gerin-

Autor Univ.-Prof. Dr. sc. nat. Christoph Schierz TU Ilmenau, Fachgebiet Lichttechnik D-98684 Ilmenau Literaturangaben bei christoph.schierz@tu-ilmenau.de

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ge Blauanteile, wird es beim Wechsel zum Stäbchensehen weniger effizient bezüglich Helligkeitswahrnehmung. Im skotopischen Fall vollständiger Dunkeladaptation reduziert sich bei NatriumdampfNiederdrucklampen die Effizienz auf 25 %, bei Natriumdampf-Hochdrucklampen (HS) auf 60 % (sog. «S/P-Verhältnis» ). Bei Quecksilberdampf-Hochdrucklampen gibt es keine Veränderung (100 %), bei warmweissen Halogenmetalldampflampen ( HIT ) eine Erhöhung auf 120 % und bei tageslichtweissen HIT sogar auf 240 %. Im mesopischen Fall liegen alle Werte aber näher bei 100 %.

Aufgaben und Eigenschaften der Zapfen und Stäbchen Um solche Spekulationen beurteilen zu können, wollen wir uns in Erinnerung rufen, wozu die Strassenbeleuchtung gedacht ist und welche Basisuntersuchungen ihren Normen zugrunde liegen. Generell ist das Ziel der meisten Anwendungsnormen zu beschreiben, wie die Beleuchtung dem komfortablen, genauen, sicheren und schnellen Sehen von tätigkeitsrelevanten Objekten am besten dienen kann. Weitere Aspekte wie etwa nicht-visuelle oder gestalterische Licht-Wirkungen sind noch nicht ins Normenwerk eingeflossen (und sollen es auch nicht unbedingt). Anwendungsnormen arbeiten oft mit Grenzwerten, die sich auf wissen-

Nachts unterliegt das Sehen anderen Einflussgrössen als tagsüber. Fragen wie «Kann ein Objekt gesehen werden? Wie schnell kann es gesehen werden? Und kann es überhaupt erkannt werden?» müssen vor allem im Umfeld der Aussenbeleuchtung im Zusammenhang mit dem Einsatz der LED beantwortet werden. Das Bild zeigt Grenoble (F), mit 160 000 Einwohnern die grösste am Alpenrand liegende Stadt. Im Vordergrund die Isère, im Hintergrund die Alpen. (Bild Philips)

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schaftliche Untersuchungen abstützen, aber «politisch» festgelegt wurden. «Politisch» deswegen, weil es nicht Aufgabe der Wissenschaft ist, festzulegen, welcher Komfort, welche Genauigkeit oder welche Sicherheit mit den zur Verfügung stehenden Mitteln in der jeweiligen Situation erwünscht sein soll. Die genannten Kriterien für gute Sehleistung werden im Allgemeinen mit messbaren Grössen operationalisiert. Wir kennen die Reaktionszeit, die Kontrastschwelle, die Sehschärfe, aber auch die Farbwiedergabe oder die Blendungsbe-

grenzung. Die unterschiedlichen Eigenschaften von Zapfen und Stäbchen bedingen nun, dass diese Grössen im mesopischen Bereich von Leuchtdichteänderungen unterschiedlich stark betroffen sind. So befinden sich die Zapfen hauptsächlich im Bereich der Fovea, der Stelle des schärfsten Sehens, die Stäbchen aber eher 20 Sehwinkelgrade neben der Blickrichtung (Bild 1, links). Um im Strassenverkehr etwas scharf, mit hoher Sehschärfe sehen zu können, sind daher die Zapfen bedeutsam und die Stäbchen müssen erst bei sehr

dunklen Umgebungen « einspringen» (Bild 1, rechts). Es ist daher sinnvoll, für den Parameter «Sehschärf » auch im mesopischen Bereich bei der photopischen V(␭)Kurve zu bleiben. Sehr schnelle Ereignisse mit kurzen Reaktionszeiten werden von den Zapfen viel schneller verarbeitet als von den Stäbchen (Bild 2, links). Ein Unterschied zwischen HS- und HIT-Lichtquellen ist daher für foveales, zentrales Sehen nicht zu erwarten (Bild 2, rechts). Erst wenn der Vorteil der Stäbchen zum Tragen kommt, ergibt sich für weis-

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2,0 1,0 0,5

150 000

Sehschärfe [Visus]

Rezeptoren [mm -2]

200 000

Stäbchen skotopisch

100 000

0,2 0,1

0,001

50 000

0,001

Zapfen photopisch

nasal

blinder Fleck

Fovea

Straße mesopisch

skotopisch 0,000001 0,0001

temporal

Retinaort [°]

0,01

photopisch

1,0

100

10000

Adaptationsleuchtdichte [cd/m²]

Bild 1 links: Rezeptordichte in Abhängigkeit des Orts auf der Netzhaut (Winkel bezüglich Blickrichtung). An der Stelle des schärfsten Sehens (0°) befinden sich die meisten Zapfen. Rechts: Sehschärfe in Abhängigkeit der Adaptationsleuchtdichte. Der Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen findet deutlich unter den bei nächtlichen Strassen üblichen Leuchtdichten statt. 0

400

Stäbchen

HS peripher HS und HIT zentral

Reaktionszeit [ms]

Stromstärke [pA]

-10 -20 -30 0

Zapfen

-10

350 HIT peripher 300

250

-20 -30

200

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

skotopisch 0,000001 0,0001

0,6

Zeit nach Lichtblitz [s]

Straße mesopisch

0,01

photopisch

1,0

100

10000

Adaptationsleuchtdichte [cd/m2]

Bild 2 links: Membranströme von Stäbchen und Zapfen nach Belichtung durch Lichtblitze verschiedener Intensität beim Affen. Rechts: Reaktionszeiten unter weissem Licht (Metalldampflampen HIT) und gelbem Licht (Natriumdampf-Hochdrucklampen HS) für die Wahrnehmung eines relativ grossen Sehobjekts, das sowohl zentral in der Fovea als auch peripher (15° zur Blickrichtung) präsentiert wurde. Nur Sehobjekte in der Peripherie, beleuchtet mit Blauanteil, sind auf Stäbchensehen optimiert. Objektgröße

Kontrastschwelle Cw

1000

2,50

Erhöhungsfaktor für Beleuchtungsstärke

10000

0,6'

3,6'

100 10' 18' 10 1° 2° 1 6° 0,1

0,01 0,001

2,33 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25

Reaktionszeit peripher Kontrastschwelle

Sehschärfe (geschätzt)

1,00

skotopisch 0,000001 0,0001

Straße mesopisch

0,01

1,0

photopisch

100

Adaptationsleuchtdichte [cd/m2]

10000

Reaktionszeit zentral Straße skotopisch mesopisch 0,000001 0,0001 0,01 1,0 0,75

photopisch

100

10000

Adaptationsleuchtdichte [cd/m2]

Bild 3 links: Bei kleinen Sehobjekten (obere Kurven) liegt der Übergangsbereich vom Zapfen- zum Stäbchensehen deutlich unterhalb der Leuchtdichte für nächtlich beleuchtete Strassen. Bei grossen Sehobjekten ist der Übergangsbereich nicht mehr eindeutig auszumachen. Rechts: Erforderlicher Erhöhungsfaktor der Beleuchtungsstärke für Natriumdampf-Hochdrucklampen im Vergleich zu Halogenmetalldampflampen zur Erzielung gleicher Sehleistungsgrössen.

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ses Licht ein Vorteil: Beim Sehen in der Peripherie wird die Reaktionszeit gegenüber dem fovealen Sehen und gegenüber peripherem Sehen bei gelbem Licht deutlich verkürzt. Dies ist für einen Fahrzeuglenker ein wichtiger Parameter, da er schnell erkennen muss, ob sich Menschen, Tiere oder andere Fahrzeuge von der Seite auf die Strasse zu bewegen. Für den Parameter Reaktionszeit bei peripherem Sehen ist also die mesopische Helligkeitsbewertung mit Vmes(␭) (oder mit V’(␭)) angezeigt, für zentrales Sehen jedoch weniger. Eine weitere wichtige Aufgabe ist das Erkennen von schwachen Kontrasten, also von Objekten, die sich beinahe nicht von ihrer Umgebung unterscheiden. Diese Aufgabe wird vom Auge nach der Methode «wer zuerst etwas sieht, meldet sich» gelöst. Das heisst, wenn die Beobachtungssituation die Stäbchen begünstigt (peripher, grossflächig, lang andauernd, hoher Blauanteil), werden diese ein Objekt signalisieren, in anderen Fällen (zentral, klein, schnell) sind es die Zapfen (Bild 3, links). Würde man dieses Prinzip in der Norm berücksichtigen, hiesse es, eine Situation sowohl photopisch als auch skotopisch zu messen und für die Bewertung den jeweils kritischeren Wert zu verwenden. Weitere Grössen wie etwa die Farberkennung oder die Blendungsbegrenzung müssten auch unter diesen Aspekten überprüft werden. Da nur die Zapfen Farbinformation vermitteln können, wird auch hier die photopische Bewertung die Methode der Wahl sein. Bei der Blendungsbegrenzung zeichnet sich ab, dass sowohl Zapfen wie auch Stäbchen zur Blendungsempfindung beitragen können. Für genauere Aussagen sind aber noch weitere Untersuchungen erforderlich.

Schlussfolgerungen In dieser Arbeit ging es nicht darum, festzustellen, ob gelbes oder weisses Licht besser für Strassenbeleuchtung geeignet ist, sondern da-

rum, Aussagen über die bei der Bewertung zu wählende spektrale Hellempfindlichkeitsfunktion zu treffen. Die Norm schreibt derzeit vor, photopisch zu messen, was – wie gezeigt – offenbar auch im mesopischen Bereich Sinn machen kann. Es ist wiederum eine «politische» Entscheidung, welche Parameter mit welchem Gewicht in eine Bewertung einfliessen. Zur Frage, ob mit weissem («blau angereichertem») Licht die Energieeffizienz erhöht werden kann, ist Folgendes zu beachten: a) Die der Normung zugrunde liegenden Untersuchungen wurden für die Strassenbeleuchtung damals mit weissem Licht durchgeführt (Quecksilberdampf-Hochdrucklampen). Die Natriumdampf-Hochdrucklampe als Referenz zu verwenden, ist daher nicht zulässig. b) Ein Absenken der Mindestwerte für weisses Licht ist nicht angezeigt. Im Gegenteil: Für gelbes Licht müssten die Mindestwerte erhöht werden. Bild 3 rechts zeigt, dass der Faktor aber nur für die Reaktionszeit in der Peripherie bedeutend ist. c) Verwendet man zur spektralen Bewertung eine andere Kurve als V(␭), können nicht die bisherigen auf V(␭) beruhenden Grenzwerte der Norm einfach übernommen werden. Sie sind neu zu untersuchen und neu festzulegen. d) Nach den oben dargelegten Fakten kann die Verwendung einer mesopischen Photometrie gewisse visuelle Parameter benachteiligen (z. B. hohe Geschwindigkeit, hohe Sehschärfe, Farbensehen). Dies ist mit einer Risikoabwägung zu berücksichtigen. e) Intensität, Position im Gesichtsfeld, Dauer und Lichtspek-trum bestimmen die Balance zwischen Zapfen und Stäbchen. In der Innenraumbeleuchtung ist neben der photopischen Bewertung eine neue spektrale Empfindlichkeit hinzugekommen: Die spektrale Strahlungsempfindlichkeit für über das Auge vermittelte biologische unspezifische Lichtwirkungen sbiol( ␭), die gegenüber V(␭) ebenfalls zu kurzen Wellenlängen verschoben ist. Auch hier wird spekuliert, ob damit ein blau angereichertes Spektrum dazu führt, dass die Wartungswerte der Beleuchtungsstärken zur Effizienzsteigerung am Arbeitsplatz unterschritten werden dürfen. Dabei wird besonders das Spektrum von Tageslicht als positives Beispiel hervorgehoben. Hier ist die Situation jedoch anders, weil hier zwei völlig verschiedene Zielgrössen beschrieben werden. Es müssen also jeweils beide Bewertungen durchgeführt werden, wobei man bei bekanntem Spektrum mit einem biologischen Wirkungsfaktor abiol,v die unspezifische Lichtwirkung auch aus der photometL rischen Grösse bestimmen kann.

www.dolagence.ch

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HAPILED SCHAFFT ATMOSPHÄRE UND IST ENERGIEEFFIZIENT Die LED-Leuchte HAPILED ist wirtschaftlich, ästhetisch, robust und energieefﬁzient und wurde für die Beleuchtung von Parks, öffentlichen Plätzen und Wohngebieten konzipiert. Die HAPILED-Leuchten bieten elegante Lösungen zur Schaffung einer warmen und efﬁzienten Atmosphäre. • Minimale Energiekosten und minimaler Wartungsaufwand • Begrenzung der Lichtverschmutzung • Autonome Regulierung der Lichtstärke und Bewegungserkennung

Schréder Swiss SA ZI de l’Ecorchebœuf CH-1084 Carrouge-Vaud Tél +41 21 903 02 35 Fax +41 21 903 35 25 info@schreder.ch www.schreder.ch www.cataloguesschreder.ch

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Klassische Strassenleuchten versus LED-Lösung

Die LED-Beleuchtung entwickelt sich langsam zum Standard in der Strassenbeleuchtung. Immer mehr Produkte kommen auf den Markt, die nun eine echte Alternative zu den konventionellen Leuchten sind. Die Energieeffizienz ist nun so weit, dass LED gegenüber den besten Natrium-Lösungen deutlich im Vorsprung ist. Zieht sich ein Projekt über längere Zeit hin, entsprechen allenfalls die ursprünglich gewählten Leuchtendaten nicht mehr den neuen Begebenheiten – dies kann möglicherweise zu einem grösseren planerischen Zusatzaufwand führen. Die Erfahrungen mit nun 8000 installierten LED-Strassenleuchten zeigen, dass mit dem Einzug der LED-Technologie in die Strassenbeleuchtung durch die Effizienzsteigerung viele neue Herausforderungen entstehen. Die LED- und Leuchtenhersteller sind in den nächsten Jahren gezwungen, ihre Leuchten auf dem neusten Stand der aktuellen LED-Effizienz zu halten. Das bedeutet: regelmässige Upgrades sind zu erwarten. Beispiele zeigen, dass Upgrades nicht immer reibungslos ablaufen und damit neue Probleme entstehen: Ist eine LED-Leuchte einmal eingeführt, sind Planer und Anlagebesitzer darauf eingestellt. Sämtliche Daten sind in EDV-Systemen hinterlegt. Werden nun bei Upgrades Änderungen notwendig, kann dies Konzeptänderungen mit erheblichem Zusatzaufwand bedeuten. Anhand eines beispielhaften Pro-

Leuchtdichte-Messungen mit LMK der neuen Beleuchtung in Chur. Lmittel = 0,75 cd/m2, U0 = 0.51, U1 = 0.8 (Farb-Skala in cd/m2).

jektablaufes soll dies aufgezeigt werden.

Projektablauf mit konventionellen Strassenleuchten

Autor Jörg Imfeld ELEKTRON AG 8804 Au ZH www.elektron.ch

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Zur besseren Illustration nehmen wir als Beispiel einen Projektablauf einer neu zu bauenden Strasse an, die beleuchtet werden soll. Ein Lichtplaner bearbeitet das Projekt mit Beginn in einer Leuchtenauswahl. Durch die Phasen der Konzepte, Tests und Angebote kristallisiert sich dann eine Siegerleuchte her-

aus. In einer späteren Phase beginnt der Bau der Strasse und die Lieferung der gewählten Lösung. Das Projekt beginnt mit einer Lichtplanung (Bild 1), in unserem Beispiel mit sechs verschiedenen Leuchtentypen. Der Lichtplaner erstellt Konzepte mit Kostenangaben und lässt Tests machen. Danach findet eine Bewertung und eine Auswahl der besten drei Lösungen statt, die Leuchten 2, 3, 5 scheiden aus, Leuchten 1, 4, 6 kommen weiter. Nun werden Feinjustierungen –

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z. B. optimierte Standorte pro Leuchtentyp, technische Ergänzungen wie Mastdetails etc. – durchgeführt. Angebote werden erstellt, nach der Bewertung erkürt der Verantwortliche nun die Siegerleuchte – in unserem Beispiel Leuchte 4 – und sagt den beiden anderen Leuchtenherstellern ab. Eine Bestätigung, Vorvertrag oder ähnliches gibt dem Sieger die Sicherheit, seine Leuchte bei Baubeginn liefern zu können. Die Baueingabe und der Baubeginn kann sich durchaus um längere Zeit verzögern, in unserem Beispiel um mehr als ein Jahr von der Siegerehrung bis zur Bestellung und Lieferung der Beleuchtungsanlage. Projektanpassungen und kleinere technische Änderungen am Produkt machen Bereinigungen vor der Installation notwendig. Danach erfolgt die Bestellung, Lieferung, Installation und Inbetriebnahme der ganzen Anlage.

Bild 1 Projektablauf mit konventionellen Leuchten.

Projektablauf mit LED-Strassenleuchten und Zusatzaufwand Nehmen wir an, das gleiche Projekt wird nun statt mit konventionellen mit LED-Strassenleuchten durchgeführt (Bild 2). Das beginnt wie bei konventionellen Leuchten: Nach den gleichen Phasen wird eine Siegerleuchte bestimmt – als Beispiel wieder die Leuchte 4. Das Projekt verläuft nun bis zum Baubeginn gleich wie vorher: Nach einer Verzögerung darf der Leuchtenhersteller 4 nach den Bereinigungen liefern. Leider hat sich aber inzwischen seine Leuchte geändert: Ein Upgrade sorgt dafür, dass weder die Bauform, noch der Lichtstrom, noch die LVK und noch die Leistung mit dem übereinstimmt, was der Leuchte zum Sieg verholfen hat. Weichen diese Parameter stark von der ursprünglich eingereichten Leuchten-Version ab, muss das Projekt abgebrochen und neu gestartet werden. Bei einer Neubeurteilung und einem Neustart ist es durchaus möglich, dass dieser Leuchtenhersteller 4 nicht mehr berücksichtigt werden kann, da seine geänderte Leuchte zu stark von den Projektvorgaben abweicht. Befin-

Bild 2 Projektablauf mit LED-Leuchten und Zusatzaufwand.

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• K1: Bauform und -grösse mit Fertigungstoleranzen • K2: Lichtstrom –5 %/+5 % • K3: LVK – Wirkungsgrad-Verbesserung möglich, sonst übliche Messtoleranzen Die einzige Variable, die zulässig ist, ist die Systemleistung: Diese darf sich nach unten beliebig verändern. Bild 3 Mögliche Standardisierung von Leuchten-Parametern mit Konstanten und Variablen.

den sich die neuen Parameter in einem vertretbaren Rahmen, muss die Lichtplanung komplett überarbeitet werden, allfällige Tests sind zu wiederholen, das Angebot wird neu eingereicht. Nach einer erheblichen Zeitverzögerung kann die Lieferung und In-stallation schliesslich erfolgen.

Mögliche Standardisierung von Leuchten-Parametern Das Beispiel zeigt: LED bringt neue Herausforderungen! Da die Angebote und Lieferungen zeitlich stark unterschiedlich sein können, braucht es Konstanten und Variablen, um den gleichen Projektfluss wie bei konventionellen Projekten zu gewährleisten (Bild 3). Da sich bei den konventionellen Leuchten die Parameter nicht so schnell ändern, war es bisher kein Thema, neben den üblichen Standard-Komponenten wie Leuchtmittel, Vorschaltgerät und Optik über andere Kriterien zu sprechen. Bei der LEDTechnik geht die Entwicklung nun derart schnell, dass die Hersteller gefordert sind. Upgrades sollten auf eine Weise erfolgen, sodass sie für den Markt verkraftbar werden. Die Leuchtenbauform, der Lichtstrom und die LVK müssen nach der Vergabe im Projekt eingefroren werden können, d. h. der Leuchtenhersteller muss sich verpflichten, diese Parameter auch bei viel späterer Lieferung einhalten zu können. Die Konstanten K1 – K3 sollten in einem eng spezifizierten Rahmen bleiben, mögliche Abweichungen könnten sein:

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Projektablauf mit LED-Strassenleuchten und standardisierten Leuchtenparametern Sind die vier wichtigsten Kriterien bei der Leuchtenauswahl und nach der Vergabe festgelegt, gleicht sich der Projektablauf wieder an den Ablauf mit konventionellen Leuchten an: Der Planer und Bauherr muss sich nach der Leuchtenwahl nicht mehr um Änderungen kümmern, bei Baubeginn wird diese Leuchte sich nur in der Systemleistung verändert haben (Bild 4). Werden in einer ersten Projektphase LED-Leuchten mit den Konstanten K1, K2 und K3 eingereicht, beträgt zum Beispiel die Variable V4 85 W

als Systemleistung. Das Angebot enthält nun im Angebotstext der Leuchte neben anderen Angaben eine klar definierte Bauform mit Angaben der Dimensionen (K1), eine klar definierte Lumenzahl in Lumen (K2), die Optik mit der LVK-Bezeichnung (K3) und die Angabe für die Systemleistung ⱕ 85W (V4). Bei der Lieferung sind alle Angaben wieder vorhanden, die Systemleistung kann jetzt aber z. B. 75 W betragen.

Fazit LEDs in der Strassenbeleuchtung bringen viele Vorteile. So ist zu erwarten, dass die Effizienz in Kürze doppelt so hoch sein wird wie die beste konventionelle Technik. Die Herausforderungen stecken im Tempo der Änderungen: Die Upgrades müssen gut aufgegleist werden, sodass der Markt mit Konstanten und Variablen arbeiten kann, die überblickbar und einfach handhabbar sind. Der erste Schritt in die Zukunft ist getan, der zweite Schritt wird folgen! L

Bild 4 Projektablauf mit LED-Leuchten und standardisierten Leuchtenparametern.

tune the light

Grasshopper LED

Premiere für die aktuelle Generation der Grasshopper LED-Scheinwerfer - ganz im Zeichen des effizienten Sehkomforts. Wartungsfrei, kompakt und energieeffizient stellen LEDs ideale Lichtquellen für den Außenraum dar. Im Grasshopper Scheinwerfer liefern die neuesten Hochleis-

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tungs-LEDs in Warmweiß oder Neutralweiß bei Anschlussleistungen von 9W - 20W Lichtströme von 580lm - 1620lm. Exklusiv von ERCO entwickelte und gefertigte LED-Lichttechnik mit Kollimatoroptiken und Spherolitlinsen befördert den Lichtstrom effektiv auf die Zielfläche – mit Abstrahlcha-

rakteristiken von narrow spot bis wide flood, oval flood und wallwash. Diese Daten machen deutlich: Hier liegt die Zukunft der Beleuchtung im Außenraum. www.erco.com

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Was man bei der Strassenbeleuchtung mit LED beachten sollte

Die Beleuchtung von Strassen, Plätzen und Wegen mit LED-Lichtlösungen hat zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen, unter anderem Energieeffizienz, zielgenaues Licht, extreme Langlebigkeit, geringe Wartungskosten und eine gute Farbwiedergabe.

Bild 1: Sicheres Licht mit Sparpotenzial realisieren die futuristischen, flachen‚ Starium Dragon 60’-Lampen von EasyLed. Sie sind mit je 60 LED Golden Dragon mit ovaler Linse von OSRAM Opto Semiconductors ausgestattet und ermöglichen gezielte Beleuchtung ohne Streulicht und Lichtverschmutzung. (Bild Osram)

Die Wahl eines kompetenten und erfahrenen Partners für die Strassenbeleuchtung ist für kommunale Entscheider jedoch oft nicht einfach. Die Leuchtdioden-Technologie ist im Vergleich zu herkömmlichen Technologien noch relativ neu und zudem etwas anspruchsvoller hinsichtlich der Planung von entsprechenden Leuchten. Aus diesem Grund sollten Städte und Gemeinden, die über den Einsatz von LED nachdenken, einige Kriterien bei der Anbieter- und Komponentenwahl beachten. Hinzu kommt, dass eine Vielzahl an LED-Lösungen zu unterschiedlichen Qualitätsstufen und Preisen angeboten werden. Damit eine Anlage auch wirklich über viele Jahre hinweg zuverlässig und effizient funktioniert, bedarf es eines erfahrenen Leuchtenpartners mit hoher Kompetenz für LED. Oft ist die zunächst vielleicht preisgünstigste Lösung daher nicht die langfristig beste. Die folgende Checkliste gibt Hinweise, wie man vorgehen soll:

Erfahrungen und Referenzen • Hat der Leuchtenpartner bereits Erfahrung im Bereich der Strassenbeleuchtung bzw. bietet er Lösungen mit konventionellen Lampentypen an? • Inwieweit setzt er sich mit der LED-Technologie auseinander? Verfügt er beispielsweise über ein eigenes Entwicklungsteam? • Kann das Unternehmen Referenzinstallationen mit LEDTechnologie vorweisen? Falls ja,

gibt es Datenaufzeichnungen bezüglich des bisherigen Betriebes? Kann der Leuchtenpartner eine Kontaktperson bei der entsprechenden Kommune nennen?

Planung und Kosten • Besteht die Möglichkeit, für geringe Kosten erste Leuchten-Prototypen vor Ort zu installieren? Städte und Gemeinden können auf diese Weise die Tauglichkeit der LED-Lösung überprüfen und Akzeptanzstudien mit Anwohnern durchführen. • Kann der Hersteller die Lichtverteilung, d. h. die Gleichmässigkeit der Ausleuchtung bzw. die Mindestleuchtdichte, von verschiedenen Arten von Strassenleuchten simulieren? Ist der Dienstleister also in der Lage, eine Lichtplanung entsprechend den gültigen Standards (Norm für Strassenbeleuchtung – SN EN 13201) zu erstellen? Kommunen können sich dadurch einen Eindruck verschaffen, wie sich unterschiedliche Abstände zwischen den Leuchtenmasten sowie Masthöhen auswirken. • Kann eine Kostenrechnung zur Refinanzierung (Return on Investment ) der höheren Anfangskosten einer LED-Anlage erstellt werden? Die Investitionskosten für eine Strassenbeleuchtung mit LED sind in der Regel zwar höher als für Anlagen mit konventionellen Lichtquellen. Die Effizienz der Systeme, ihre lange Lebensdauer

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von mehr als 50 000 Stunden sowie der geringe Aufwand für Wartung und Austausch sorgen jedoch dafür, dass sich Strassenbeleuchtung mit LED bereits nach wenigen Jahren als kostengünstiger erweisen kann.

Technik und Wartung • Kann der Leuchtenpartner eigene statistische Daten zur Zuverlässigkeit der LED-Baugruppe sowie des elektronischen Betriebsgerätes zur Verfügung stellen? Diese hängt von unterschiedlichen Faktoren wie der Anzahl der EinzelLED, der Umgebungstemperatur oder dem eingesetzten Betriebsstrom ab. • Wie wartungsfreundlich sind die LED-Leuchten? Wie lautet die Empfehlung des Leuchtenpartners im Hinblick auf die Servicezeit, d. h. auf die Wartungsintervalle? Aufwendige und häufig notwendige Wartung kann die Betriebskosten der Leuchten in die Höhe treiben und damit die kommunalen Finanzen belasten. • Verfügt der Leuchtenhersteller über Know-how im Hinblick auf die verschiedenen, für die Strassenbeleuchtung geeigneten Farbtemperaturen? LED mit Farbtemperaturen von 3000 Kelvin erzeugen ein warmweisses, solche mit 6000 bis 6500 Kelvin ein kaltweisses Licht. Je nach gewünschtem Eindruck und Einsatzgebiet

ist die Farbtemperatur ein entscheidender Faktor. Hochwertige LEDs sind in der Lage, dieses gesamte Spektrum abzubilden. • Wie plant der Leuchtenpartner, die rasante Weiterentwicklung der LED-Technologie in bestehende Konzepte und Produkte einfliessen zu lassen? Ist eine Umrüstung relativ einfach möglich, sollten sich bedeutende technologische Neuentwicklungen ergeben oder muss dann die ganze Anlage erneuert werden?

Bild 2 Aussenleuchte DL® 20 LED von Siteco: Um eine durchgängig norm- und bedarfsgerechte Beleuchtung von Gemeindedurchfahrts- und Nebenstrassen, Wohngebieten sowie Parkanlagen mit nur einem Leuchtentyp zu ermöglichen, stehen drei Lichtverteilungen asymmetrisch breit, asymmetrisch extrem breit und symmetrisch zur Auswahl. Zwei Farbtemperaturen – Warmweiss und Neutralweiss – ermöglichen einen zusätzlichen Gestaltungsspielraum. Dabei garantiert die LED-Auswahl sowohl eine hohe Konvergenz zwischen den einzelnen LEDs, also ein feines Binning, als auch zuverlässige Farbkonstanz über die Lebensdauer und beim Dimmen. Modularer Aufbau und einfache Montage stehen für eine langfristige Betrachtungsweise. (Bild Siteco)

Zusatzfunktionen Welche «intelligenten» Zusatzfunktionen kann der Leuchtenhersteller anbieten? Beispielsweise ermöglichen Funktionen wie Nachtdimmung oder Sensoren zur Anwesenheitsüberwachung weitere Energieeinsparungen. Das Lichtniveau wird entweder nachts abgesenkt oder die Leuchten nur eingeschaltet, wenn sich wirklich Fussgänger oder Fahrzeuge in der Nähe befinden. L

Autor Hans R. Ris 8413 Neftenbach Quelle: Nach Unterlagen von Osram AG. www.osram.ch

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Bild 1 Eingang zur BBC-Arena und LED-Fassadenbeleuchtung.

Der Handballsport hat in Schaffhausen grosse Bedeutung und spielt mit der 1. Mannschaft der Kadetten Schaffhausen in nationalen und internationalen Ligen. Die alte Halle Schweizersbild stiess wiederholt an Kapazitätsgrenzen, sodass der Bau einer neuen Sporthalle erforderlich wurde. Die 2011 fertiggestellte neue BBC Arena hat ihre Feuertaufe bestens überstanden. Die Sporthalle ist für rund 3600 Zuschauer ausgelegt und wird für Training und Wettkämpfe genutzt. Nach ihrem dritten Sieg gegen Wacker Thun in der Play-off-Finalserie sind die Kadetten Schaffhausen im Juni 2012 zum 6. Mal Schweizer Meister geworden und haben damit eindrücklich bewiesen, dass in

der neuen BBC Arena beste Bedingungen für sportliche Höchstleistung herrschen.

Fassadenbeleuchtung Das neue Hallensportzentrum umfasst drei Bereiche: die bestehende Sporthalle, das neue Sportinternat und als «Herzstück» die BBC Arena.

Der Wunsch des Architekturbüros Oechsli & Partner in Schaffhausen war, die Fassade der Arena (Bild 1) sichtbar zu machen. Das Bauwerk wurde komplett auf Minergie-Standard konzipiert und somit wurde eine Lösung mit LED geplant. Die vertikalen orangen Streifen der Fassade wurden mit LED-Leuch-

Bild 3 Bedingt durch die räumliche Situation (Trennwand, Lüftungsbereich, Hallenquerträger usw.) war die Platzierung der Leuchten nicht ganz einfach, um auch die Anforderungen für die TV-Beleuchtung zu erfüllen.

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Bild 2 Blick in die BBC Arena in Schaffhausen.

ten beleuchtet, welche mit Osram LINEARlight Powerflex bestückt sind. Gesamthaft wurden etwa 160 Meter LED-Bänder mit einer Leistung von etwa 2900 Watt installiert. Durch die Fassadenbeleuchtung wurde ein dynamisches und spürbares Gestaltungselement geschaffen, welches in der Nacht von weither sichtbar ist.

Sporthallenbeleuchtung Die Beleuchtung der BBC Arena (Bild 2) muss den verschiedenen Ansprüchen für Training und Wettkampf mit und ohne TV-Übertragung genügen. Deshalb wurden verschiedene Schaltstufen geplant und ausgeführt.

Hochwertige LED-Einbauleuchten zu Top-Preisen Tic Beleuchtungen AG Binningerstrasse 92, CH-4123 Allschwil Tel. 061 485 99 00, Fax 061 485 99 01 info@opticline.ch Webshop: www.opticline.ch

Für die Anordnung der 120 Sporthallenleuchten ACTISON (3 x 80 W) und zusätzlichen 8 asymmetrischen ESTADIA-Scheinwerfer (1000 W) der Firma TRILUX AG, Spreitenbach, mussten die Positionen der Hallenquerträger, Belüftung und Trennwand beachtet werden. Die Ausrichtung der Scheinwerfer (Bild 3) wurde so gewählt, dass sich optimale Aufnahmebedingungen für die TV-Kamera und eine gleichmässige Beleuchtung über das gesamte Spielfeld ergeben. Bei der TV-Beleuchtungsstufe mit den höchsten lichttechnischen Anforderungen wurde für einseitige Kameraaufnahmen eine vertikale Beleuchtungsstärke von 850 Lux

und eine horizontale Beleuchtungsstärke von 1300 Lux erreicht. Die erforderliche Gesamtleistung der Sporthallenbeleuchtung beträgt etwa 39 kW. L

Autor Udo Kelling | LICHTPLAN GmbH 5300 Turgi | www.lichtplangmbh.ch Achim Utt | LichtFORMAT EKS AG 8200 Schaffhausen | www.lichformat.ch

OpTic LED

OpTic LED Q

OpTic LED Wave

• Alu gebürstet oder Weiss

• Weiss

• Bridgelux-POWERLED

• ⌀ 100 mm / T: 73 mm

• 100 x 100 mm / T: 73 mm

• 104 x 104 mm / T: 111 mm

• 6 W / 3000 K / 700 mA

• 13 W / 3000 K / 1050 mA

Innovation

Die Kraft der Reduktion

Effektvoll in Szene gesetzt: Innovative Technologien mit reduzierter Bauform ermöglichen neue Gestaltungsmöglichkeiten

Ist weniger tatsächlich mehr? Die Debatte um das Thema «Nachhaltigkeit» hat uns alle sensibilisiert. Fakt ist: Viele von uns können das Wort nicht mehr hören. Widmen wir uns neben der Wirtschaftlichkeit doch einfach wieder mehr der Gestaltung, genauer gesagt dem zu beleuchtenden Objekt. Was wird beleuchtet, für wen und wie, und wann wird Licht überhaupt benötigt? Hier liegt das eigentliche Sparpotenzial. 80 % aller Informationen nehmen wir über das Auge auf. Wie etwas auf uns wirkt und wie wohl wir uns in Räumen fühlen, wird in einem hohen Mass von der Beleuchtung gesteuert. Das ist für Sie zwar nichts Neues, aber tragen Sie dem in Ihren Projekten wirklich immer Rechnung?

Licht ist Energie – Wärme – schafft Atmosphäre Aktuelle Studien zeigen: Kontraste sorgen für höhere Aufmerksamkeit, helfen uns bei der Orientierung und sorgen für Effizienz. Gezielt eingesetztes Licht fokussiert und spart Energie! Bei der Allgemeinbeleuchtung hat der Energieverbrauch (und damit die Verlustwärme) einen wesentlichen Einfluss auf die Klimatisierung der Räume und somit auf die Kosten. Im Möbel integriertes Licht ist nah am Objekt, daher sind Beschädigungen durch zu hohe Temperaturen ein wichtiges Thema. Lichtlösungen mit LED bieten schonende Möglichkeiten für die punktgenaue Wareninszenierung. Die Herausforderung : Das Objekt soll optimal beleuchtet werden, die Lichtquelle aber nicht sichtbar sein. Gezeigt seien die Chancen und Herausforderungen am Beispiel der Uhrenindustrie, die 2011 einen Rekordexport von + 19 % verbuchen durfte. Hier lässt sich deutlich die steigende Nachfrage nach Luxusgütern beobachten, vor allem aus Asien (China ). Werte wie Tradition, Innovation und schweizerische Qualität haben im Ausland einen hohen Stellenwert. In diesem Marktsegment reagieren die Entscheider sehr sensibel auf die Inszenierung ihrer Marke. Das bietet viele Chancen, setzt aber ein Gespür für Kunde und Ware voraus.

Kaufen als Erlebnis

Tabelle 1 Brandschutzkennzeichnungen auf Leuchten (Quelle: Electrosuisse, info 3050).

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Im Verkauf geht es immer mehr um das Einkaufserlebnis der Kunden. Er soll sich wohlfühlen, denn damit steigt die Kaufbereitschaft. Das Objekt der Begierde muss optimal in

Bild 2 Lichtköpfe für die Beleuchtung von Kleinstobjekten (BDK Luminaires).

Szene gesetzt werden. Uhren und hochwertiger Schmuck werden meist in Vitrinen präsentiert. Die richtige Beleuchtung haucht der Ware Leben ein und zaubert ein Glänzen in die Augen der Kunden. Die Erfahrung zeigt, dass sich bei der Vitrinenbeleuchtung vor allem Spezialisten einen Namen gemacht haben. Flexible Leuchtenbauer, die auf die individuellen Wünsche der Kunden mit Sonderleuchten eingehen können. Die Möbel werden von Architekten entworfen und nach Mass gefertigt. Bereits in dieser Phase spielt das Licht eine wichtige Rolle. Neben Farbtemperatur und Farbwiedergabe gilt es vor allem, die Position der Lichtquellen auf die Konstruktion des Möbels abzustimmen. LED-Module lassen sich durch ihre Baugrösse hervorragend in schmale Profile integrieren. Aluminiumprofile unterstützen durch ihre Wärmeleitfähigkeit das Kühlen der Platinen. Gleichzeitig können die Kabel direkt im Profil verlegt werden. Den Entscheider zu kennen, die Kundenwünsche und das Konzept zu verstehen – das ist die Herausforderung. Welche Materialien werden verwendet? Wie ist der gesamte Shop gestaltet? Wände, Decke und Böden beeinflussen die Gesamtatmosphäre. Eine Kombination von mehreren LEDs in einem Lichtpunkt bringt oft

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Bild 1 Effektvoll in Szene gesetzt: Innovative Technologien mit reduzierter Bauform ermöglichen neue Gestaltungsmöglichkeiten. die besten Ergebnisse: Farbtemperaturen von 3000 K und 5000 K sorgen für Atmosphäre, höchste Brillanz, angenehme Frische und Wertigkeit. Nur ein ausreichend informierter Kunde ist in der Lage, eine langfristig richtige Entscheidung zu treffen. Wichtig sind Informationen der Kunden über die Produktion der LED, Bemusterung mit verschiedenen Farbtemperaturen und Farbwiedergaben, Probleme mit dem Binning usw. Nur so können diese verstehen, welche Auswirkungen falsche Sparmassnahmen auf die Produktpräsentation und Markenpositionierung haben und erkennen die Chancen, sich von Mitbewerbern abzuheben. Alle Projektbeteiligten sollen von Anfang an Hand in Hand arbeiten. Eine klare Kommunikation hilft unnötige Kosten zu vermeiden und Zeitdruck zu reduzieren. Ist weniger mehr? Die Bedeutung der Wattage gerät in den Hintergrund. Wir sprechen jetzt nicht nur von der Effizienz einer Leuchte in lm/W, sondern auch von Wirkungsgraden und Ansteuerung. Das Verhältnis zwischen Stromstärke und Energieverbrauch ist oft nicht proportional, und die Leistung hat Auswirkungen auf die Temperatur und Kühlung der LED-Module. Ob die

Rechnung aufgeht, liegt letztendlich am Gesamtkonzept.

Kennzeichnung von Leuchten Gemäss EN 60598-1 müssen sich neu seit dem 12. 4. 2012 alle Leuchten, also auch diejenigen ohne Kennzeichnung, für die direkte Montage auf normal entflammbaren Baustoffen eignen. Somit wird die (alte) F-Leuchtenkennzeichnung hinfällig. Unabhängig von der Kennzeichnung sind die thermischen Anforderungen an die Leuchtenbefestigungsfläche (max. 130 °C im anomalen Betrieb/max. 180 °C im Fehlerfall des Vorschaltgeräts) und die anzuwendenden Messverfahren gleich geblieben. Leuchten, die diese Vorgaben nicht einhalten, müssen neu mit einem Piktogramm gemäss Tabelle 1 «Brandschutzkennzeichnungen auf Leuchten» gekennzeichnet werden (bisher: F-Kennzeichen oder Warnhinweis). Auch bei LED-Leuchten muss die (Verlust- )Wärme berücksichtigt werden. Nur etwa 30 % der zugeführten elektrischen Energie wird in Licht umgewandelt, 70 % müssen als Abwärme abgeführt werden. Im Gegensatz zu Halogen-Glühlampen wird bei der LED die Wärme nach hinten abgegeben. Das Thermomanagement durch Kühlkörper hat

Wichtige Fragen zum erfolgreichen Projekt • • • •

Was sieht der Kunde? Welche Warenwirkung wünscht der Entscheider? Wer ist der Entscheider? Wo steht das Möbel und wie ist die Umgebung gestaltet? • Ist der Unterschied zwischen warmen und kalten Lichtfarben und ihre Wirkung auf Objekt und Materialien bekannt? • Ist ein Bewusstsein zum Binning und somit zur Qualität und den Kosten der einzelnen LEDs vorhanden? • Wann wird Licht benötigt (Flughafen 24 / 24 h)?

einen wesentlichen Einfluss auf Lebensdauer und Effizienz. Daher dürfen auch LED-Leuchten nicht mit Wärmedämmung abgedeckt werden. Die Montagevorschriften des Herstellers sind unbedingt zu beachten. L

Autorin Ilka Mellert CH-4515 Oberdorf www.spracharchitektur.ch

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Anstelle von Chemie

Aktuelle Studienergebnisse belegen, dass blaues Licht eine schmerzlindernde Wirkung erzielt. Besonders für Rückenschmerzpatienten, die häufig mit chemischen Substanzen behandelt werden, könnte die neuartige Therapieform den Vorteil einer natürlichen Schmerzlinderung bieten: Blaues Licht regt körpereigene Prozesse an, die den Schmerz nachhaltig bekämpfen.

Bild 1 Blaues LED-Licht mit drei Wirkungsmechanismen der Schmerzlinderung. 1 Direkte Wärmewirkung, 2 Freisetzung von Stickstoffmonoxid NO, 3 Tiefenwirkung

Autor Hans R. Ris 8413 Neftenbach Quelle: Nach Unterlagen von Philips und www.LED-Schmerztherapie.de

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Durch die Bestrahlung mit blauem Licht einer Wellenlänge von 453 nm und einer Intensität von 22 mW/ cm2 wird Stickstoffmonoxid (nitric oxide = NO) freigesetzt. Das lokal produzierte NO kann durch Diffusion, Transnitrosierungen und über die systemische Verteilung im Blut in tiefere Hautschichten bis zum Muskel transportiert und dort auch nachgewiesen werden. Gleichzeitig führt die Bestrahlung mit blauem

LED-Licht zu einer Freisetzung von thermischer Energie. Diese Wärmewirkung wird von Schmerzpatienten als wohltuend empfunden. Der schmerzlindernde Effekt ist allerdings sehr gering. Wärme verstärkt aber die Freisetzung von NO und führt zu einer Gefässerweiterung (Vasodilatation): NO-induzierte Signalwege führen zu einer Reduktion der Calcium-Konzentration in den Zellen und bewirken dadurch eine Entspannung des Gefässmuskels. Das Resultat ist wie folgt: Das durch die Licht-Einstrahlung freigesetzte NO erhöht die Durchblutung signifikant, und zwar nicht nur in dem vom Licht bestrahlten Bereich, sondern auch in Bereichen, auf die das Licht nicht direkt getroffen ist. Durch die Durchblutungssteigerung kann der Muskel verstärkt mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Gleichzeitig können schmerzauslösende Substanzen besser abtransportiert werden. Zusätzlich bewirkt NO anti-oxidative, anti-inflammatorische und antiapoptotische Effekte und kann so vor Muskel- und Nervenschädigungen schützen und einen Zelltod vermeiden.

Schmerzlindernde Wirkung von NO Neben seinen zellschützenden Eigenschaften führt NO zu einer aktiven Schmerzlinderung : Es wirkt direkt in den Nervenendigungen und vermindert dort die Schmerzweiterleitung, indem es die Bildung von cyclischem Guanosinmonophosphat (cGMP) erhöht. Dieser Bo-

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tenstoff, der für die Reizweiterleitung in den Zellen verantwortlich ist, verringert die Freisetzung der Substanz P, kleine Proteine, die als Botenstoffe von Nervenzellen fungieren, und reduziert dadurch die Schmerzempfindung. Es gibt aber noch einen weiteren Vorteil von NO: Zum anderen scheint Stickstoffmonoxid die Heilung von verletzten Muskeln zu unterstützen. Bei Patienten mit Streckmuskel-Sehnenentzündungen konnte durch die örtliche Verabreichung von Stickstoffmonoxid der Schmerz frühzeitig gelindert und Spätfolgen verringert werden. Dieses Ergebnis wird durch weitere Studien, die belegen, dass NO bei der Regeneration verschiedener Skelettmuskeln auf unterschiedlichen Ebenen eine entscheidende Rolle spielt, bestätigt.

Sicherheit der neuen Therapie-Option Befürchtungen hinsichtlich einer möglichen toxischen Wirkung von blauem LED-Licht können bis heute ausgeräumt werden. Studien haben gezeigt, dass blaues Licht (453 nm) ungefährlich und bis zu einer Bestrahlungsdosis von 250 J/cm2 nicht toxisch ist. Normale Anwendungsdosen liegen im Bereich von 20 J/cm2. Im Vergleich dazu ist UVA-Licht bereits ab einer Dosis von 30 J/cm2 toxisch. Die technische Sicherheit der zur Bestrahlung genutzten Geräte wird durch die Einhaltung der DIN-Norm gewährleistet.

Bild 2 Die 40 LEDs des Philips BlueTouch applizieren therapeutisches blaues LED-Licht direkt auf die Haut. Dieses regt ausschliesslich körpereigene, schmerzreduzierende Prozesse an.

tige, mobile Anwendung für Patienten mit milden bis moderaten akuten oder chronischen Rückenschmerzen untersuchen. Erste Ergebnisse dieser Tests geben Anlass zur Hoffnung, dass Rückenschmerz-

patienten in naher Zukunft eine neue Therapie-Option zur Verfügung gestellt werden kann, die eine natürliche Schmerzlinderung bewirkt – und täglich eingesetzt werL den kann.

LED-Wirkung im Überblick:

Mögliche Anwendungsgebiete von blauem LED-Licht Aufgrund seiner verschiedenen therapeutischen Effekte, die auf körpereigenen Prozessen beruhen, bietet blaues LED-Licht viel Potenzial. Vor allem für Schmerzpatienten, die auf die Anwendung chemischer Substanzen angewiesen sind, stellt die natürliche Therapie-Option mit blauem LED-Licht eine vielversprechende Behandlungsalternative dar. Derzeit werden verschiedene, von Philips Light & Health Venture unterstützte Studien durchgeführt, die eine neuar-

Bestrahlung mit blauem LED-Licht. * Zunahme in Bezug auf den gemessenen Ausgangswert. Wird zum Beispiel der Rücken mit blauem LED-Licht bestrahlt, produziert der Körper Stickstoffmonoxid (NO). Dieses entspannt die Muskulatur, hemmt Entzündungsreaktionen und reduziert die Schmerzweiterleitung. So werden Rückenschmerzen gelindert. Gleichzeitig kann NO Muskeln und Nerven vor Schäden schützen – auch im Sinne einer Prophylaxe. www.LED-Schmerztherapie.de

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Freiburger Münster erstrahlt in neuem Licht

Seit Kurzem erstrahlt das Freiburger Münster in neuem Licht. Erstmals wird hier innovative LED-Beleuchtungstechnologie zur Inszenierung gotischer Münsterarchitektur in Deutschland eingesetzt. Ermöglicht wurde die LED-Anstrahlung durch den 2010 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgeschriebenen Bundeswettbewerb «Kommunen in neuem Licht». Freiburg ist eine von zehn Gewinnerkommunen des mit jeweils zwei Millionen Euro dotierten Wettbewerbs. Das von der Stadt eingereichte Konzept für die erstmalige Beleuchtung des mittelalterlichen Münsters mit speziellen LED-Bodeneinbauund Aufbaustrahlern, abgeleitet aus der Architekturlichtserie der Hess AG, entsprach den Erwartungen der Jury an ein Leuchtturmprojekt, das den Einsatz der LED-Technik in Deutschland vorantreibt. Freiburg verfolgt als Green City seit Jahren eine ehrgeizige Umweltpolitik. « Gleichzeitig wird hier viel Wert auf Tradition gelegt», erklärt Baubürgermeister Professor Dr. Martin Haag und verweist auf die nach 1945 auf dem historischen Grundriss wiederaufgebaute Altstadt, die mit ihrem mittelalterlichen Flair jährlich über 12 Millionen Tagestouristen anlockt. Die Vorgabe an den Lichtplaner Walter Bamberger lautete dann auch, ein Beleuchtungskonzept für das Münster zu entwickeln, das den typischen Charakter der Altstadt un-

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terstreichen würde. «Die Menschen auf dem Münsterplatz sollen sagen: das ist Freiburg und nicht London oder New York», beschreibt Haag seine Wunschvorstellung, die er dem Lichtplaner mit auf den Weg gab. Bamberger begreift den Münsterplatz « als einen der wenigen Plätze in Deutschland, wo man die Dunkelheit noch spüren darf ». Deshalb entschied er sich für den Einsatz sehr warmweisser LEDs und eine niedrige Leuchtdichte. «Das Münster selbst soll auf die Bürger, die abends gern bei einem Glas Wein auf der Südseite sitzen, wie

ein Stück herübergerettetes Mittelalter wirken», erläutert Bamberger die Idee hinter der Inszenierung des gotischen Bauwerks.

Lichttechnisches Fingerspitzengefühl «Mit wenig Licht zu arbeiten, gehört für einen Lichtplaner zu den schwierigsten Aufgaben», weiss Bamberger aus langjähriger Erfahrung. Hinzu sei die Forderung nach grosser Plastizität und räumlicher Tiefe gekommen, wobei für die Anstrahlung der Türme von vornherein Standorte vorgegeben waren.

D 15

Die Lösung aller Wartungsprobleme « Standardlösungen stossen hier an ihre Grenzen», so Bamberger. Die LED-Systeme der Hess AG hätten sich allerdings als flexibel und ausbaufähig erwiesen. In Zusammenarbeit mit Lehner WerkMetall als Kooperationspartner der Hess Gruppe wurden die Reflektorensysteme auf Grundlage von Computersimulationen modifiziert, teilweise zusätzliche Diffusoren und Lichtfallen eingesetzt sowie spezielle Kühlelemente, Betriebsgeräte und Netzteile verbaut. Für eine Angleichung der Lichtfarbe an die historische Sandsteinfassade sorgen Farbfilter. «Auf diese Weise trägt die Anstrahlung dem Charakter des Bauwerks in besonderer Weise Rechnung», erläutert Jürgen Lehner. In mehreren Beleuchtungsproben vor Ort wurde die ästhetische Wirkung der Strahlersysteme getestet, sofern erforderlich wurden diese im Lichtlabor bei Lehner nachbearbeitet und anschliessend im Labor des Ingenieurbüros Bamberger in Pfünz bei Eichstätt überprüft. Da sich Fassadentexturen, Lichtfarbe und die räumliche Wirkung im Labor kaum simulieren lassen, ist die Bemusterung für Lehner «unverzichtbar, um das Ergebnis zu optimieren».

Optimierte Bodenstrahler Insgesamt sind über 40 modifizierte Teramo-Strahler von Hess als Bodeneinbauleuchten rund um das Freiburger Wahrzeichen bündig in den Pflasterbelag eingelassen. Die Abstände zur Fassade betragen bis zu zwei Meter. Sie illuminieren die Fassaden, Figuren sowie das gotische Hauptportal und das Südportal im Renaissancestil. Die linearen, 675 mm langen und 220 mm breiten Teramo-Systeme verfügen über parallel verlaufende Reflektoren. «Diese haben wir in den Ausstrahlungseigenschaften individuell an die gotische Fassadengeometrie angepasst», erläutert Lehner. Zudem seien die Leistungswerte der einzelnen Reflektorensysteme unterschiedlich eingestellt worden. Für eine in der Längsachse breite und homogene Lichtverteilung sorgen spezielle Diffusoren. In die Bodenleuchten sind zusätzlich Lichtfallen in die Reflektorenflächen integriert. «Sie bewirken eine nahezu komplette Entblendung im Nahbereich, sodass die Fussgänger ohne Beeinträchtigung flanieren können», so Lehner. Die Beleuchtung der Aussenwände von Hauptschiff und Hochchor

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Bild 2 Für eine gleichmässige Ausleuchtung und attraktive Fernwirkung des 116 Meter hohen Hauptturms sorgen 18 hocheffiziente LED-PowerBeam-Strahler mit einem Ausstrahlwinkel von 1,5 Grad und speziellen Aluminiumoptiken. Bild 3 Insgesamt werden für die Anstrahlung des Münsters mit Türmen, Weitere 16 beleuchten die beiden Säulen und Portalen nur 3850 Watt benötigt. Hahnentürme.

(Obergaden) übernehmen Varianten des Teramo-Strahlers vom Seitenschiff und Chordach aus. Die drei Säulen vor dem Münster werden von jeweils vier kleineren, quadratischen Bodeneinbausystemen in Licht getaucht.

hohe Effizienz erreicht», erläutert Lehner den Vorteil dieser Strahler. Sie wurden auf den Dächern des Münsters und umliegender Gebäude angebracht. Die Anstrahlung des Hauptturms wird durch Teramo-Bodenstrahler ergänzt, um dessen Plastizität besonders herauszuarbeiten.

Türme in Szene setzen Für eine gleichmässige Ausleuchtung und attraktive Fernwirkung des 116 Meter hohen Hauptturms sorgen 18 hocheffiziente LED-PowerBeamStrahler mit einem Ausstrahlwinkel von 1,5 Grad und speziellen Aluminiumoptiken. Weitere 16 beleuchten die beiden Hahnentürme. «Es handelt sich dabei um ein neuartiges LED-Modulsystem, das eine Mehrfachanordnung in einem Leuchtengehäuse zulässt. Durch den sehr engen Ausstrahlwinkel wird eine exakte Bündelung des Lichts und dadurch eine

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Überzeugende Energiebilanz Wie energiesparend die neue LEDBeleuchtung gegenüber einer Anstrahlung mit konventionellen Leuchtmitteln ist, zeigt sich am Hauptturm, der zuvor bereits beleuchtet war. Die Leistung konnte von 1100 Watt auf 400 Watt gesenkt werden. Dies entspricht den Erfahrungen des Lichtplaners Bamberger und der Beleuchtungsspezialisten bei der Hess AG, welche Lehner auf einen kurzen Nenner bringt : «Wenn LED-Systeme effizient genutzt werden, sehen wir eine Einsparung gegenüber konventionellen Leuchtmitteln von mindestens 50 Prozent. Dazu muss allerdings die Lichtlenkung optimal funktionieren.» Insgesamt werden für die Anstrahlung des Münsters mit Türmen, Säulen und Portale nur 3850 Watt benötigt.

Die 110 installierten LED-Leuchtensysteme zeichnen sich neben dem geringen Energieverbrauch insgesamt durch hohe Blendbegrenzung und minimale Lichtemissionen aus. Grossen Wert legte der Planer ausserdem darauf, die ohnehin sehr kompakten Beleuchtungskörper so zu positionieren, dass die Tagwirkung des herausragenden Kulturdenkmals in keiner Weise gestört wird.

Weitere LED-Projekte folgen in Kürze Weitere Innovationsprojekte im gesamten Stadtbezirk werden folgen. Neben den Stadttoren und anderen architektonischen Highlights sollen auch Standardsituationen wie technische Strassenbeleuchtungsanlagen auf die neue LED-Technologie umgerüstet werden. In bestimmten Stadtbezirken ist vorgesehen, LED-Strassen- oder Wegebeleuchtung mit Inszenierungen zu verbinden. Auch Kombinationen aus LED- und Solartechnologie werden zukünftig in Freiburg ihren Platz bekommen. So werden nächstes Jahr solarbetriebene LED-Leuchten am Ufer der Dreisam Einzug halten. L

Wir bei Philips haben uns zum Ziel gesetzt, die Lebensqualität der Menschen durch eine optimierte Beleuchtung zu verbessern. Deshalb steht für uns die Weiterentwicklung von Leuchten und Lampen auf LED-Basis im Fokus.

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Die Zukunft gehört den LEDs LEDs gelten zu Recht als Beleuchtungslösung der Zukunft und die Zahl ihrer Anwendungsmöglichkeiten wächst ständig. Sie sind längst nicht mehr nur allein dafür geeignet, Gebäudefassaden, Brücken oder Denkmale farbig in Szene zu setzen. Ihr Potenzial liegt in der Beleuchtung von Büros, Geschäften, Hotels, Strassen, Krankenhäusern und Wohnzimmern. Denn eine immer grösser werdende Reihe von innovativen LED-Produkten ermöglicht Beleuchtungslösungen für ganz unterschiedliche Einsatzbereiche. Sie kommen zum Beispiel bei der dekorativen Akzentbeleuchtung in Innenräumen zum Einsatz, bei der normgerechten Beleuchtung von Arbeitsplätzen oder Klassenräumen und nicht zuletzt bei der energieeffizienten Beleuchtung von Strassen und städtischer Architektur.

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Inspektionssysteme für die Produktion von LCD- und Touchpanels:

Bild 1: Die in den Inspektionssystemen eingesetzten hochauflösenden Kameras können nur dann rauscharme und kontrastreiche Bilder liefern, wenn die Beleuchtung «stimmt».

Die Qualitätsanforderungen an LCD-Bildschirme und Touchpanels, wie sie beispielsweise bei Handys oder Tablet-PCs Verwendung finden, steigen ständig. Nur industrielle Bildverarbeitung kann hier die notwendige Produktqualität gewährleisten und gleichzeitig unnötige Kosten durch Fehlproduktionen und hohe Ausschussquoten vermeiden. Da die zum Zweck der Bildverarbeitung üblicherweise eingesetzten Zeilenkameras aussagekräftige Bilder für die Auswertung zur Verfügung stellen müssen, spielt die richtige Beleuchtung eine entscheidende Rolle. Grosse Prüflinge bis über 3 m Breite, hohe Durchsatzraten und Materialien unterschiedlicher Transparenz verlangen hier der eingesetzten Technik einiges ab. Schliesslich bestimmen sowohl die Homogenität der Lichtverteilung als auch die Intensität des Lichts über die gesamte Zeilenlänge ganz entscheidend die Qualität der Prüfung. Hybride Beleuchtungssysteme, die LEDs und Glasfasern

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miteinander kombinieren, bieten für solche Einsatzfälle besonders gute Voraussetzungen. Die Basler AG mit Hauptsitz in Ahrensburg im Einzugsgebiet von Hamburg gilt schon seit vielen Jahren als Spezialist für digitale Kameras für Anwendungen in Industrie und Videoüberwachung. Speziell für den Einsatz in der LCD- und TouchpanelProduktion, hat das Unternehmen leistungsfähige Inspektionssysteme entwickelt (Bild 1). Die in den Inspektionssystemen eingesetzten hochauflösenden Kameras können aber nur dann rauscharme und kontrastreiche Bilder liefern, wenn die Beleuchtung «stimmt».

In enger Kooperation mit dem schweizerischen Unternehmen Volpi wurde speziell für den Einsatz an den LCD- und Touchpanel-Prüfsystemen nun eine funktionelle Zeilenbeleuchtung entwickelt, bei der energiesparende LED-Technik mit Glasfaserlichtleitern kombiniert wurde. Das Resultat, das sogenannte Hybrid-Lightline (Bild 2), kann sich sehen lassen : Heute sind damit grosse Inspektionsanlagen mit an die 40 nebeneinander angeordneten hochempfindlichen Zeilenkameras realisierbar, z. B. für anspruchsvolle optische Inspektionen im Color-Filter-on-Array-Umfeld. Die Prüfsysteme arbeiten hier mit Auflösungen bis 8 μm und Belichtungszeiten von weniger als 30 μs. Da die Anwendungsanforderungen je nach Prüfling stark differieren, lässt sich die Beleuchtung problemlos unterschiedlichen Gegebenheiten anpassen, z. B. an Hellfeld- oder Dunkelfeldanwendungen (Bild 3a und b).

Bild 2 : Bei der Hybrid-Technologie werden die jeweiligen Vorteile von Faseroptik- und LEDTechnik kombiniert. Während LEDs immer leistungsstärker und langlebiger werden, bieten Glasfasern den Vorteil einer sehr homogenen Lichtverteilung.

Homogenität und Intensität Im ersten Fall strahlt das Licht direkt in die Kamera und Fehler sind im Kamerabild als dunkle Stellen erkennbar. Hier ist eine sehr gute Homogenität der Beleuchtung obligatorisch, da sich Fehler nur so zuverlässig detektieren lassen. An die Lichtintensität sind die Anforderungen dagegen nicht ganz so hoch wie bei Dunkelfeldanwendungen, die mit Durchlicht oder schrägem Auflicht arbeiten. Hier erscheinen Fehler im Prüfbild als helle Signale als Folge des an den Defekten gestreuten Lichtes. Wäre die Lichtintensität zu gering, könnten die Fehler infolge der hohen Objektgeschwindigkeit und ihrer geringen Streuintensitäten nicht mehr mit ausreichender Sicherheit detektiert werden. Entsprechend unterschiedlich werden die Beleuchtungssysteme aufgebaut und an die jeweilige Anwendung angepasst: So werden als Lichtquelle in den Beleuchtungssystemen für die Zeilenkameras je nach Intensitätsanforderungen Hochleistungs-LEDs eingesetzt. Das Licht der LEDs wird in die integrierten Glasfaser-Multilayer eingekoppelt (Bild 4), und so in eine äusserst homogene und definiert verteilte Zeilenbeleuchtung umgewandelt. Hierfür werden Lichtleiter verwendet, bei denen der am Lichtleitereintritt wirksame Faserquerschnitt in eine zeilenförmige Querschnittsgeometrie am Lichtaustritt gewandelt wird. Aus diesem Grund werden faseroptische Linienlichter auch häufig als Querschnittswandler bezeichnet. Volpi setzt für die Herstellung dieser faseroptischen Querschnittswandler die hauseigene Wound-StripTechnologie ein, bei der in einem speziellen Verfahren die Fasern des Eingangsquerschnitts in definiert angeordnete Einzelschichten (Layers) am Ausgangsquerschnitt mehrlagig übereinander gelegt, gewickelt und verklebt werden. Mit einem gut

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Bild 3: Schematische Darstellung von Hellfeld (links) und Dunkelfeld (rechts). Defekte werden entweder dunkel oder hell dargestellt. Bild 5: Flüssigkühlung für die LEDs.

gemischten Querschnittswandler ist so eine Homogenität von +/– 2 % erreichbar. Die hybriden Linienlichter können bis zu 4 m lang sein; ihre Lichtintensität beträgt für Hellfeldanwendungen 4500 Lm/m, bzw. 9000 Lm /m bei Dunkelfeld.

LEDs als Lichtquelle Die Kombination von Faseroptikund LED-Technik bringt aber noch einen weiteren Vorteil. Die LEDs haben eine Lebensdauer von mehr als 30 000 Betriebsstunden, « leben» damit also deutlich länger als andere Lichtquellen, z. B. die vergleichsweise teuren Metallhalidlampen, deren Lebenserwartung

heute bei etwa 9000 Betriebsstunden liegt. Eine integrierte Regelung sorgt ausserdem dafür, dass die Lichtintensität der LEDs über die gesamte Lebensdauer konstant bleibt. Ein eventueller Austausch ist dann im Rahmen geplanter Stillstandszeiten möglich. Damit LEDs ihre Langlebigkeit im praktischen Einsatz auch wirklich ausspielen können, müssen sie gekühlt werden. Ineffiziente Kühlung führt bereits nach relativ kurzer Betriebszeit zu einer deutlichen Verminderung der Lichtausbeute und zu frühzeitiger Alterung, die sich auch durch eine Regelung nicht langfristig aus-

Bild 4: Volpi setzt für die Herstellung der faseroptischen Querschnittswandler die hauseigene Wound-Strip-Technologie ein, bei der in einem speziellen Verfahren die einzelnen Fasern des Eingangsquerschnitts in Faserzeilen am Ausgangsquerschnitt gewandelt und in mehreren Lagen übereinander geschichtet sowie verklebt werden.

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gleichen liesse. Da die LEDs mit einer Konstantlicht-Steuerung versorgt werden, muss über eine Closed-loop-Regelung der emittierte Lichtstrom überwacht und der LED-Strom alterungsbedingt nachgeregelt werden. Hierbei ging es darum, einen geeigneten Anfangsstrom bzw. den zugehörigen Anfangs-Lichtstrom zu bestimmen, damit am Ende der Lebensdauer der LEDs die gerade noch erlaubten Stromwerte nicht überschritten werden. Da die hybriden Linienlichter für Inspektionssysteme in Reinräumen eingesetzt werden, erwies sich eine Flüssigkühlung als das Mittel der Wahl. Deshalb wurde ein spezieller, sehr kompakter Flüssigkühler entwickelt ( Bild 5 ), der – ähnlich wie ein Kühlschrank – als geschlossenes Zweikreissystem aufgebaut ist und dafür sorgt, dass die Betriebstemperatur der LEDs auch bei maximaler Leistung nicht über 30 °C ansteigt. Die Temperaturen werden von der Steuerung des Inspektionssystems überwacht, das mit den Linienlichtern über CANopen kommuniziert. Auf diesem Kommunikationsweg werden bei der Inbetriebnahme z. B. auch die einzelnen LEDs des Linienlichts komfortabel auf die gleiche Anfangsleistung und damit auf den vorgesehenen Anfangsstrom kalibriert. Zur Gewährleistung eines über die gesamte Länge des Linienlichts gleichmässigen Lichtaustritts und zur optimalen Lichteinkopplung werden mit einer hochpräzisen

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Bild 6: Speziell entwickelte Schleifmaschinen sorgen für plane Oberflächen.

Maschine die entsprechenden Linienlicht-Elemente beidseitig geschliffen ( Bild 6 ). An der seitlichen Zuleitung für die Kühlflüssigkeit garantieren die planen Flächen am Kühlkörper, dass die eingesetzten Dichtungen ihre Funktion auch wirklich erfüllen. Der elektrische Anschluss ist ebenfalls einfach und praxisgerecht ( Bild 7 ). Die Hochglanz-Stahlbleche, die die Aussen-

Bild 7: Der elektrische Anschluss ist einfach und praxisgerecht.

wand des Gehäuses bilden und das elektronische Innenleben schützen, verleihen dem Linienlicht gleichzeitig eine besondere Eleganz. Dies dürfte zwar nicht unbedingt zu den wichtigsten Argumenten für ihren Einsatz in den Inspektionsanlagen zählen, aber auch bei High-Tech-Produkten spielt die Ästhetik schliesslich eine nicht zu unterschätzende Rolle. L

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Autor Dipl. Phys. Reinhard Jenny, Volpi AG 8952 Schlieren, www.volpi.ch Ellen-Christine Reif, M.A. Redaktionsbüro Stutensee www.rbsonline.de

Eigentlich verstehen wir das Licht auch heute noch nicht. Je nach Betrachtung kann es Wellen- oder Quantencharakter haben. In der Alltagspraxis spielt das zwar keine Rolle, aber in der theoretischen Physik ist das eine der grossen Fragen. Das Bild zeigt die Hardbrücke in Zürich. (Bild Philips)

Aus «die Geschichte der Lichttheorie»

Der ehemalige Schüler der Kantonschule Aarau, Hilfslehrer des Technikums in Winterthur und Beamter des Patentamts in Bern, Albert Einstein, erhielt 1921 nach Charles E. Guillaume als zweiter Schweizer Bürger den Physik-Nobelpreis. Allerdings wurde ihm der Preis nicht für seine weltberühmte Formel E = mc2 oder seine wegweisende Relativitätstheorie, sondern für die Entdeckung des lichtelektrischen Effekts gegeben. Einstein war selbstverständlich nicht der Erste und auch nicht der Letzte, den das Geheimnis des Lichts nicht schlafen liess. Die Frage «Was ist Licht?» beschäftigte den Menschen von Anfang an. Es werde Licht. Mit diesem Satz beginnt bekanntlich die siebentägige alttestamentliche Schöpfungsgeschichte. Die Frage, was der Begriff « Licht» da eigentlichen bedeuten

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soll, wenn die wahren Lichtquellen Sonne und Gestirne doch noch gar nicht existierten – sie wurden erst drei Tage später erschaffen – stellte Jahrhunderte lang ein Rätsel dar.

Für Theologen war es (mit Ausnahme der «Elektrotheologen» des 18. Jahrhunderts, die das erste Licht als elektrisches Leuchten interpretierten) ein Mysterium, für Natur-

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TECEO forscher eine physikalische Unmöglichkeit. Erst die moderne Kosmologie hat mit ihrem Urknallmodell gezeigt, dass sich bei Entstehung des Universums doch zuerst das Licht und erst dann die Sonnen, d. h. Sterne, entwickelt haben. Das Licht war zuerst da, etwa dreihunderttausend Jahre nach dem Urknall, die Galaxien mit ihren Sonnen kamen erst 200 Millionen Jahre später. Es dauerte allerdings noch einige Jahrmilliarden, bis es Lebewesen gab, die überhaupt fähig waren, das Licht wahrzunehmen: Die Welt war beleuchtet, aber niemand hat es bemerkt. Erst vor etwa 500 Millionen Jahren erhielt das Leben die ersten Augen.

Teilchen oder Wellen? Die in der Entstehungszeit des Alten Testaments wirkenden griechischen Philosophen, wie Platon oder Aristoteles, haben auch schon über die Natur des Lichtes und über das Phänomen des Sehens allgemein nachgedacht. Neben den eigentlichen Lichtstrahlen existieren, meinten sie, auch noch Augenstrahlen, und erst wenn sich die beiden Strahlen treffen, entsteht der eigentliche Seheffekt. Erst der Araber Alhazen hat um 1000 n. Chr. nachgewiesen, dass es keine Sehstrahlen gibt. In der Mitte des 17. Jahrhunderts führte in Frankreich Rene Descartes in die Naturwissenschaft den Begriff « Äther» ein. Die Sonne, meinte er, vib-

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Bild 1 Lichtwellenpulse kann man langsamer oder schneller als die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit senden. Das tönt überraschend, allerdings gilt dies nur für Gruppengeschwindigkeiten. Dies stellt keine Verletzung von Einsteins Kausalitätsprinzip dar. Ein Lichtpuls besteht aus einer Vielzahl von Wellenzügen mit unterschiedlichen Frequenzen, die einander überlagern. Nur in einem bestimmten Intervall geschieht dies so, dass sie in der Summe die beobachtete Pulsform annehmen (konstruktive Überlagerung). Ausserhalb davon löschen sie sich gegenseitig aus (destruktive Überlagerung). Die Geschwindigkeit, mit der sich der Puls als Ganzes fortbewegt, ist die Gruppengeschwindigkeit. Im Fall einfacher Pulsformen ist sie identisch mit der Geschwindigkeit des Pulsmaximums. (Bild Prof. Dr. Thomas Schneider, Deutsche Telekom AG, schneider@hft-leipzig.de) riert und damit bringt sie auch den allgegenwärtigen feinstofflichen Äther zum Vibrieren. Der niederländische Physiker Christiaan Huygens hat 1678, dem entsprechend, Licht einen Wellencharakter zugeschrieben. In der ersten Phase der Wellentheorie nahm man an, dass analog zu Wasserwellen sich auch die Lichtwellen mittels des Äthers verbreiten. Der Engländer Isaak Newton meinte zwar in seiner «Optik», 1704, dass die Lichtstrahlen aus festen Teilchen bestehen, aber wegen des Einwands « die Sonne kann doch keine Materie ausstrahlen, sonst müsste sie schon längst tot sein» fand er zu wenig Anhänger. So hat der Schweizer Leonhard Euler Newtons Theorie nicht akzeptiert. «Die Sonnenstrahlen», erklärte er 1761, «sind blosse Teilchen des Äthers, die in eine schwingende Bewegung gebracht werden.» Auch der Schotte James C. Maxwell benützte 1865 in seiner elektromagnetischen Theorie des Lichts die Ätherhypothese. Aus der Tatsache, dass sich Licht gleich schnell wie elektromagnetische Wellen ausbreitet, folgerte er, dass es sich da um ein elektromagnetisches Phänomen handeln müsse. 1900 entdeckte Max Planck die Teilchenstruktur der Energie und nannte das entsprechende kleinste Teilchen Energiequant. Fünf Jahre später erweiterte Albert Einstein die Lichttheorie um die Vorstellung, dass auch die Energie des Lichts aus massenlosen Teilchen, Lichtquan-

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ten, bestehen muss. Die Ätherhypothese lehne er dabei ab. 1926 taufte Gilbert N. Lewis diese Lichtteilchen auf « Photonen». Etwa in gleicher Zeit zeigte die Quantentheorie, dass Licht je nach der Betrachtung sowohl einen Teilchen- als auch einen Wellencharakter aufweisen kann. Licht weist somit eine Wellen-Teilchen-Dualität aus. Das Gleiche gilt auch für Elektronen, wie 1924 der Franzose Louis de Broglie entdeckte.

Unsichtbares Licht

einen kleinen Frequenzteil – von Rot bis Blau – dar. Sowohl Frequenzen unterhalb des sichtbaren Sonnenspektrums (unter 790THz), die 1800 von Wilhelm Herschel entdeckte Infrarotstrahlung, als auch Wellen ausserhalb des Sonnenspektrums (über 385THz), die ultraviolette (UV) Strahlung, ein Jahr später 1801 von Johann W. Ritter zuerst nachgewiesen, kann das menschliche Auge nicht wahrnehmen. Infrarotstrahlung können wir zwar als Wärme fühlen, aber eben nicht sehen; die UV-Strahlung wird in den Leuchtstofflampen in sichtbares Licht umgewandelt. Als elektromagnetische, also sowohl aus elektrischen als auch magnetischen Feldern bestehende Wellen schwingen bei normalem Licht in verschiedenen Ebenen. Werden sie geordnet, spricht man vom polarisierten Licht. Und wird dieses verstärkt, bekommt man LASER. Das Akronym für «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» benutzte zuerst der Amerikaner Gordon Gould 1957.

Die Lichtgeschwindigkeit als relative Konstante

In der Familie der elektromagnetischen Wellen stellt das für den Menschen sichtbare Licht, lediglich

Die Lichtgeschwindigkeit c ist bekanntlich eine kosmische Konstante: Ob unser Wagen steht oder über die Autobahn rast – auf die Ge-

Bild 2 Descartes Weltbild, 1647: Das Universum ist voll von Himmelsmaterie – Äther.

Bild 3 Colladons Experiment mit Lichtübertragung im Wasserstrahl, 1841.

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schwindigkeit des Scheinwerferlichts hat es keinen Einfluss. Dass sich Licht nicht unendlich schnell verbreitet, wie man früher meistens meinte, hat als Erster der dänische Astronom Ole Roemer 1676 nachgewiesen; es dauert etwa 8 Minuten, bis das Sonnenlicht die 150 Mill. Kilometer entfernte Erde erreicht. Den ersten konkreten Wert, 212 000 km/s, hat zwei Jahre danach Christian Huygens ermittelt. 1728 kam dann James Bradley zum Resultat 301 000 km /s, also sehr nahe zu den heutigen genauen 299 792,5 km/s. Diese Geschwindigkeit gilt allerdings nur für Vakuum; schon im Wasser bewegt sich das Licht um 25 Prozent langsamer. Noch viel langsamer als die einzelnen Wellen können sich aber Lichtpulse, Wellenpakete, bewegen: 1999 gelang es der dänischen Physikerin Lene V. Hau, Lichtpulse bis auf 60 000 km/s abzubremsen. Und auch umgekehrt: In bestimmten Medien können Lichtpulse, wie

zum Beispiel auch in der Schweiz Luc Thénevaz beweisen konnte, die Lichtgeschwindigkeit sogar überschreiten. (Bild 1)

Das Licht aus den Elektronen und – aus dem Nichts Technisch ist die Entstehung des Lichts nicht besonders schwierig zu erklären, schwieriger wird aber, sich die Entstehung des Lichts in der Mikrowelt, in der Welt der Atome, vorzustellen. Da bekanntlich Atome ausser Kern und Elektronen keine anderen Teilchen beinhalten, lautet die Frage: Woher stammen dann eigentlich die Lichtteilchen, die Photonen? Die Antwort kam von der Quantenelektrodynamik-QED (der Begriff « Elektrodynamik» stammt von André M. Ampère, 1823). Eine der ersten Schriften über «Quanten-Elektrodynamik» verfasste Richard P. Feynman 1949 in den USA: Es sind Elektronen, die die Photonen absorbieren und emittieren können (Bild 2).

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Genaue Berechnungen sind da kaum möglich. Denn in der Quantenwelt herrschen nur Wahrscheinlichkeiten und dem «gesunden Menschenverstand» teilweise widersprechende Phänomene. Dazu gehört auch die Aussendung der Photonen aus dem Vakuum, also aus dem «Nichts». Die zu dem Austritt des Photons aus dem Vakuum benötigte Energie wird zuerst « geliehen» und dann bei Rückkehr des Photons in das Vakuum wieder « zurückgegeben». Das Vakuum ist zwar einerseits leer, andererseits aber voll von Energie. L

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Nachhaltigkeit im Fokus

Grosse Anziehungskraft übt die neue Monte-Rosa-Hütte schon aufgrund ihrer Lage in spektakulärer Landschaft auf Alpinisten aus. Genauso interessant ist das Konzept der Ressourcenschonung dieser an einen geschliffenen Kristall erinnernden Berghütte. Seit ihrer Eröffnung im Jahr 2010 gilt die auf 2883 m errichtete neue Monte-Rosa-Hütte als idealer Zwischenstopp für alpine Touren ebenso wie von Zermatt aus als interessantes Tagesziel. Denn der derzeit komplexeste Holzbau der Schweiz bedeutet einen Meilenstein für hochalpines Bauen, aber auch für die Umsetzung des Begriffs «Nachhaltigkeit». Wegen der peripheren Lage fernab jeglicher Infrastruktur stand ein möglichst hohe Autarkie im Mittelpunkt aller Planungen – letztlich auch um die Helikopterflüge für die Versorgung zu minimieren.

Effizienz und Gemütlichkeit in Symbiose

Bild 1 Die auf 2883 m ü. M. in spektakulärer Landschaft gelegene Monte-Rosa-Hütte erinnert mit ihrem oktagonalen Grundriss und der schräg nach oben laufenden silbernen Aluminiumhülle an einen geschliffenen Kristall.

Mit ihrem oktagonalen Grundriss und der schräg nach oben laufenden silbernen Aluminiumhülle erinnert die Monte-Rosa-Hütte an einen geschliffenen Kristall. Die fünf Geschosse, die auf einem Stahlbetonsockel von 16 m Durchmesser ruhen, bieten Platz für 120 Übernachtungsgäste. Im Innern zeigt der Holzbau einen spannenden Dialog zwischen Moderne, Tradition und Attraktion. Die 18 Schlafräume, die sich maximal acht Wanderer teilen müssen, erinnern wieder an den eigentlichen Ursprung der Berghütte. Die gemütliche Atmosphäre im Essraum ist durch das offene Fachwerk der vorfabrizierten Holzelemente und das massgefertigte Mobiliar geprägt. Direkt strahlende Leuchten Disc 410 Pendel von Licht+Raum, Ittigen, über den Esstischen runden das Interieur ab. Für mehr Energieeffizienz ist diese Son-

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Bild 2 In dem wohnlich gestalteten Essraum treten die Leuchten Disc Pendel 410 als helle Scheiben in Erscheinung.

Bild 4 Die Anbauleuchten Disc Direkt 410 setzen helle Akzente in den Erschliessungskern. (Fotos: ETH Zürich, Tonatiuh Ambrosetti) derlösung mit einer T5-Ringformlampe 22 W und elektronischem Vorschaltgerät statt der üblichen 40-W-Lampe ausgestattet. « Disc» kommt zusätzlich als Bewegungsmelder geschaltete Wandleuchte in den Flurbereichen zum Einsatz, die teilweise eigenversorgte Notlichtelemente von Lumatec aufnehmen. Den Kontrapunkt zu den runden Leuchten bilden die freistrahlenden Lichtleisten 08.15 von Licht+Raum in den Gästezimmern, die mit T8Leuchtstofflampen 18 W und EVG bestückt sind. Feuchtraumleuchten Scuba von Zumtobel mit T8-Lampen 18 W und EVG leuchten Waschräume, Toilettenanlagen und Nebenräume aus.

gänzt das mit Rapsöl betriebene 18-kWth-Blockheizkraftwerk die Erzeugung von Strom und Warmwasser. Als Brauchwasser wird das während nur weniger Monate im Jahr anfallende Schmelzwasser in einer grossen Felskaverne mit 200 m3 Fassungsvermögen gespeichert. Eine Mikrofilteranlage auf bakterieller Basis reinigt die Abwässer; das Grauwasser wird für die Toilettenspülung wiederverwendet. Die Voraussetzung für einen so hohen Energieautarkiegrad ist das intelligente Zusammenspiel der einzelnen Komponenten sowie ein ausgeklügeltes Energiemanagement.

Intelligent geregelt Auf regenerative Quellen gestützt

Bild 3 Die überwältigende Landschaft wird durch die Kaskadentreppe als kontinuierliches Panorama vom Essraum bis ins oberste Geschoss inszeniert.

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Bei der Haustechnik spielt das Thema Energieeffizienz bzw. Nachhaltigkeit eine grosse Rolle. So erzeugt eine 84 m2 grosse Photovoltaikanlage 90 % der benötigten elektrischen Energie – mit Ausnahme der für das Kochen; thermische Solarkollektoren mit 60,5 m2 Fläche bilden die Basis für Warmwasserbereitung bzw. für die Temperierung der zwangsbelüfteten Räume. Als Wärmepuffer fungieren zwei 2200-l-Speichertanks. Bei Bedarf er-

In der sogenannten F-E-Phase II, bei der ETH Zürich, Hochschule Luzern und Siemens BT als Projektpartner auftreten, sollen neben der bisher implementierten konventionellen Regelstrategie auch «Gästebuchungen beim SAC bzw. Belegung» und «Wetterprognosen» eingespeist werden. Daraus resultiert eine prädiktive Gebäudeautomation, die sich vorausschauend nach dem Wetter richtet und regionale Wettervorhersagen statt aktueller Umgebungswerte, wie Aussentemperatur oder Sonneneinstrahlung,

Bild 5 Prädiktive Regelkonzepte sorgen, am Beispiel des Abwasserreinigungsprozesses verdeutlicht, durch ihre Intelligenz für Ressourcenschonung. (Quelle: Institut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik, ETH Zürich)

heranzieht. Solche vorausschauende Verfahren haben grosse Vorteile, wie das Beispiel des Abwasserreinigungsprozesses illustriert: Wenn die Batterien mit ihrer Kapazität von 250 kWh und der 3,3 m3 fassende Abwassertank der Hütte halb voll sind und in nächster Zeit Sonnenschein vorhergesagt ist, startet die Regelung den stromverbrauchenden Reinigungsprozess. So verhindert die Anlage, dass durch ein zu schnelles Aufladen der Batterie Sonnenenergie ungenutzt bleibt. Bei schlechter Wetterprognose wird der Reinigungsprozess gestoppt. Sonst bestünde die Gefahr, dass die Stromreserven der Batterie aufgebraucht würden und man auf das kostbare – da per Helikopter angelieferte – Rapsöl umsteigen müsste. Sämtliche Komponenten des Gesamtsystems sind über die Gebäudeautomations-Software Desigo der Siemens-Division Building Technologies (BT) miteinander verknüpft. Aufgaben dieser Software sind die ständige Überwachung der Parameter, die Anpassung an sich ändernde Bedürfnisse der Gebäudenutzer sowie später auch die Kopplung zur verbundenen energetischen Optimierung.

ITALIENISCHES DESIGN TRIFFT SCHWEIZER KNOW-HOW

zeigten ebenfalls die Felskaverne und die Photovoltaikanlage, die in naher Zukunft erweitert werden soll. Wie Raffaele Bornatico, Doktorand am ETHInstitut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik, erläuterte, wird zudem ein neues Steuerungs- und Koordinationsprogramm für die Strom-, Abwasser- und Heizsysteme entwickelt. Damit soll in absehbarer Zeit die 90-prozentige energetische Eigenversorgung ebenso wie die Regelung der Gebäudetechnik von Zürich aus Wirklichkeit werden. Innovative Regelungskonzepte wie bei der Monte-Rosa-Hütte eignen sich natürlich auch für andere Anwendungen, wie die integrierte Raumautomation in Bürogebäuden. Ziel dabei ist es, den Energieverbrauch von Gebäuden bei niedrigen Investitions- und Betriebskosten zu minimieren. Dabei geht es beispielsweise um die automatisierte Regelung von Jalousien und Beleuchtung, Heizung, Kühlung und Lüftung in einzelnen Gebäudezonen. Gleichzeitig sollen Nutzerkomfort verbessert und elektrische Lastspitzen begrenzt werden. L

Optimierung als Aufgabe Die Monte-Rosa-Hütte erfreut sich überdurchschnittlicher Nachfrage. Nach Angaben des Schweizer Alpen-Clubs (SAC) verbrachten dort im ersten Betriebsjahr über 10 600 Personen eine Nacht – das sind 4000 mehr als erwartet. Und vom 10. März bis 1. Mai 2011 konnten 4225 Übernachtungen gezählt werden, d. h. 16 % mehr als in der Vergleichszeitspanne 2010; bis zum Ende der Saison blieben 11 202 Alpinisten über Nacht. Diesem Ansturm war die komplexe Hüttentechnik nicht jederzeit gewachsen. Daher ist die Kläranlage auf doppelte Kapazität ausgebaut worden. Schwächen hinsichtlich der Dimensionierung

Autorin Ursula Sandner D-63150 Heusenstamm

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LED mit grossem Potenzial

Mehr als 230 Unternehmen weltweit aus der Lichtbranche arbeiten gemeinsam an der Initiative Zhaga. Ihr Ziel ist es, Spezifikationen für die Austauschbarkeit von LED-Lichtquellen zu entwickeln.

dungsspezifische LED-Lichtmodule, erreicht werden. Der Zhaga-Standard wird dabei Faktoren wie die Abmessungen bzw. die Leuchtengeometrien (z. B. für einheitliche Sockeltechniken), die lichttechnischen und elektrischen Kenngrössen (durch Angaben von einfachen Leistungsklassen wie die des Lichtstroms in Lumen) sowie das Wärmeverhalten ( Thermomanagement) von LEDLichtsystemen berücksichtigen und miteinbeziehen.

Austauschbarkeit von LEDLichtquellen verschiedener Hersteller

Bild 1 Dass die Austauschbarkeit bei den Glühlampen nur dank den genormten Edison- und Bajonettsockeln gewährleistet ist, ist eine Selbstverständlichkeit. Bei den LEDs, der Lichtquelle der (nahen) Zukunft, ist man noch nicht so weit. Das Zhaga-Konsortium, eine Initiative der weltweiten LED-Lichtbranche, arbeitet an Standards, durch die die Bauteile verschiedener Hersteller so genormt sind, dass sie untereinander vergleichbar und austauschbar sind. (Bild:Philips)

Weltweit führende Unternehmen aus der Lichtindustrie haben sich vor zwei Jahren zu einem Konsortium unter dem klangvollen Namen «Zhaga» zusammengeschlossen, um einen einheitlichen Standard für Schnittstellen von LED-Lichtmodulen zu entwickeln. Die Bezeichnung «Zhaga» hatte ein Gründungsteilnehmer vorgeschlagen und bezeichnet einen Wasserfall in der chinesischen Provinz Sichuan. Gestartet wurde die industrieweite Kooperation von den Gründungsmitgliedern OSRAM (Deutschland), Philips (Niederlande), Panasonic (Japan), Acuity Brands Lighting

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( USA ), Cooper Lighting ( USA ), Schréder (Frankreich), Toshiba (Japan), TRILUX (Deutschland) und ZUMTOBEL (Österreich).

Branchenweite Initiative zur Entwicklung von Spezifikationen für LED-Lichtquellen Aufgrund der extrem schnell voranLED-Technologieentschreitenden wicklung ändert sich der Aufbau von LED-Lichtsystemen und auch die Verbindungstechnologie ständig. Durch Standardisierungen soll das Ziel der Initiative, die Austauschbarkeit zwischen den Produkten von verschiedenen Herstellern für diverse, anwen-

Die Initiative wurde ins Leben gerufen, um eine Zersplitterung von untereinander inkompatiblen LED-Lichtmodulen in den verschiedensten Beleuchtungsanwendungen zu verhindern, da einheitliche, internationale Standardisierungen bisher schlichtweg nicht existieren. So soll dem Verbraucher Sicherheit durch festgelegte Angaben beim Einkauf von untereinander austauschbaren LED-Produkten gegeben werden. Aber auch eine andere Komplikation lässt sich mit einheitlichen Standards lösen: Fortlaufende technologische Entwicklungen zur Leistungssteigerung können bautechnisch einfacher in die standardisierten Leuchtengeometrien integriert werden. Die Gründer der Zhaga-Initiative erwarten, dass die Mitgliederzahl durch die Beteiligung von weiteren Unternehmen aus der gesamten Branche der LED-Beleuchtungsindustrie, vom Komponentenlieferanten, wie beispielsweise Kühlkörpern und Optiken, bis hin zum LED-Leuchtenhersteller, anwachsen wird. Ein erstes

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Treffen des Konsortiums fand im März 2010 statt. Seither haben die Mitglieder wichtige Schritte in Richtung Erarbeitung entsprechender Standardschnittstellen für LED-Lichtsysteme gemacht. In diesem Zeitraum ist die Mitgliederzahl auf 232 angewachsen und alle namhaften Unternehmen der LED-Branche sind vertreten, die Bandbreite reicht vom Hersteller von Kühlkörpern oder Optiken bis hin zum LED-Leuchtenhersteller.

Was Zhaga will Mission:

Vision:

Die Austauschbarkeit von LED-Lichtquellen verschiedener Hersteller durch die Entwicklung von Spezifikationen sicherstellen. Einfache Integration der neuesten LED-Technologie durch eine Austauschbarkeit ohne Einschränkung der Kreativität und Designfreiheit und damit

• Schnellere Adaption von LED-Produkten im Markt • Reduzierung von Kosten und Risiken bei der Entwicklung von neuen LED-Leuchten • Höheres Vertrauen der Kunden in die Technologie

Zhaga: Schweizer Engagement Auch die Schweizer Beleuchtungsindustrie, vertreten durch Regent Beleuchtungskörper AG, Basel, engagiert sich bei Zhaga. Herr Thierry Dreyfus war von Anfang an mit dabei:

Spezifikationen bis dato: Zhaga hat Spezifikationen entwickelt für . . . • Gesockelte LED-Lichtquellen mit integriertem Vorschaltgerät und externem Vorschaltgerät • Kompakte gesockelte LED-Lichtquellen mit integriertem Vorschaltgerät • Nicht gesockelte LED-Lichtquellen für Strahler mit externem Vorschaltgerät • LED-Lichtquellen für Strassenbeleuchtung www.zhagastandard.org

ET LICHT: Herr Dreyfus, was motivierte Regent kurz nach der Gründung von Zhaga in diesem illustren Kreis globalisierter Beleuchtungsfirmen mitzumachen ? Dreyfus: Bisher gab es nur wenige konventionelle Leuchtmittelhersteller, die neue Lichtquellen auf den Markt brachten. Mit diesen Lichtquellen entwickelten Firmen wie Regent dann ihre Leuchten. Heute, im Zeitalter von LED, haben nun auch wir Leuchtenhersteller die Gelegenheit, bei der Entwicklung eines neuen Leuchtmittels die Erfahrung und Kompetenz aus der Leuchtenanwendung mit einzubringen. Zhaga ist für uns die ideale Plattform, dieses Know-how einzubringen und mitzubestimmen, wie ein neues Leuchtmittel schlussendlich aussieht und zum Einsatz kommt.

Zhaga normiert die «LEDWelt». Wäre das nicht auch ein Thema der Normengremien wie ISO, CEI, EN usw.?

Und ob! Zhaga plant und schreibt Spezifikationen, die später auch von den Normengremien übernommen werden können. Die ersten Spezifikationen liegen ja bereits vor. Übrigens sind viele Vertreter der Normengremien bei Zhaga mit dabei.

Was kann Regent als einzige Schweizer Firma bei Zhaga einbringen?

Produkte an unsere Kunden hier in der Schweiz weitergeben.

Zhaga verfügt unter anderem über ein sogenanntes « Steering Comittee ». Es hat die Aufgabe, die Zhaga-Aktivitäten zu lenken und Entscheidungen zu treffen. Lediglich 15 Zhaga-Mitglieder sind in dieses Gremium gewählt. Und Regent ist seit der ersten Stunde mit dabei. Dies ist auch ein Zeichen dafür, dass unsere Markt- und Anwendungskenntnisse geschätzt werden und unsere Kompetenz gefragt ist. So können wir als Leuchtenhersteller sicherstellen, dass die entstehenden Spezifikationen für LED-Module und LED-Lichtquellen später auch sinnvoll eingesetzt werden.

Die «Zhaga-Normen» sind ja öffentlich. Jeder Hersteller wird sie dann übernehmen können. Trittbrettfahrer ?

Welche Vorteile erhoffen Sie sich durch Ihr Engagement bei Zhaga? Durch unser Mitwirken bei diesem weltumspannenden Gremium haben wir Zugang zu Schlüsseltechnologien, arbeiten wir frühzeitig an Trends und gestalten die Leuchtmittel der Zukunft. Ein weiterer Nutzen ist auch der intensive Austausch in einem globalen Netzwerk aus Top-Experten. Diese Erfahrungen können wir in Form unserer

Ja, wir machen diese Arbeit auch für die Allgemeinheit. Es ist sogar unser Ziel im Zhaga-Konsortium, dass unsere Spezifikationen weltweit angenommen und so zuverlässige und zukunftsweisende LED-Produkte ermöglicht werden. Als aktives Zhaga-Mitglied erfährt man vielleicht einige Dinge etwas früher. Dies kann man eventuell als Vorteil nutzen. Doch grundsätzlich geht es darum, dass unsere Arbeit eine breite Akzeptanz findet. Je mehr Firmen unsere Spezifikationen umsetzen, desto sinnvoller war unsere Arbeit. Egal ob aktives Zhaga-Mitglied oder Trittbrettfahrer. Recht herzlichen Dank, Herr Dreyfus. L

Autor Hans R. Ris 8413 Neftenbach Quelle: www.zhagastandard.org, www.regent.ch

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Primarschule Hägendorf

Der Neubau der Primarschule Hägendorf im Kanton Solothurn ist ein Beispiel, wie selbst kleinere Schulhäuser durch eine einfache Lichtsteuerung, kombiniert mit Leuchten mit hohem Wirkungsgrad, zum Weltmeister in Sachen Energiesparen werden können. Um in den Klassenzimmern gute Sehbedingungen für die Schulkinder zu schaffen, entschieden sich Planer und Bauherren für die ECOOS-Leuchte von Zumtobel. In den Schulzimmern sind jeweils die TECTON-D ECOOS-Lichtbänder als Pendelversion in drei Reihen angeordnet, mit bewährter CLIX- und Plug-and-play-Montage (Bild 1). Da bei dieser Leuchte direkte, indirekte

und seitliche Lichtanteile in den Raum geschickt werden, ist der Raum homogen ausgeleuchtet. Die besondere Mikropyramidenoptik von Zumtobel verhindert ein Blenden, sodass die Leuchte an jedem Ort im Raum frei angeordnet werden kann – parallel oder senkrecht zur Fensterfront, auch direkt über den Arbeitsplätzen der Schüler. Dank der effizienten Lichtausbeute

Bild 1 Blick ins Klassenzimmer mit den TECTON-D ECOOS-Lichtbändern als Pendelversion.

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von 72 lm/W und den DALI-dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten wird optimal Energie eingespart.

Lichtsteuerung im Klassenzimmer Das Kunstlicht in den Klassenzimmern wird tageslichtabhängig mit DIMLITE daylight von Zumtobel gesteuert. Die Leuchten im Raum sind dazu in zwei Steuergruppen zu-

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Bild 2 LED-Einbau-Downlightleuchte PANOS INFINITY 27 W im Flur. sammengefasst. Das Lichtsteuerungssystem besteht aus einem Steuermodul, einem Lichtsensor sowie einem Standard-Doppeltaster. DIMLITE daylight punktet vor allem durch seine leichte und rasche Installation bzw. Inbetriebnahme – es ist in wenigen Schritten in Betrieb genommen. Ein Bewegungsmelder im Raum stellt sicher, dass die Leuchten nur dann eingeschaltet sind, wenn sich tatsächlich jemand im Raum aufhält.

LED-Leuchten im Flur Um Energie einzusparen und trotzdem hohe Wirkungsgrade zu erzielen, werden heute hochwertige Materialien und innovative Technologien in den Leuchten eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die LED-Einbau-Downlightleuchte PANOS INFINITY 27 W von Zumtobel, die in den Schulhausfluren der Primarschule Hägendorf eingesetzt ist (Bild 2). Durch die gesputterten, silbern glänzenden Reflektoren und die hauchdünn aufgetragene Aluminiumoberfläche werden Wirkungsgrade von 65 bis 77 Lumen pro Watt erzielt. Gegenüber herkömmlichen Downlights bedeutet dies eine 70-

prozentige Effizienzsteigerung. In den Fluren werden auch Bewegungsmelder zum Energiesparen eingesetzt und dank der LED-Technologie gibt es keine Lebensdauereinbussen bezüglich der Schalthäufigkeit.

Raffiniert versteckte Sicherheitsbeleuchtung Blickt man in einen Flur der Primarschule, so muss man zweimal hinsehen, um die Sicherheitsbeleuchtung zu entdecken. Die Leuchten ONLITE RESCLITE von Zumtobel auf LED-Basis verschwinden optisch fast in der Decke und sorgen durch ihre raffinierte Technik dennoch für eine ideale Ausleuchtung des Fluchtwegs im Bedarfsfall (Bild 3). Bereits wenige Leuchten genügen für eine normkonforme Sicherheitsbeleuchtung. Durch die geringe Anschlussleistung der RESCLITE von fünf Watt (bzw. eineinhalb Watt bei Bereitschaftsschaltung) lassen sich die Versorgungssysteme und Leitungsanlagen klein dimensionieren. Auf allen Ebenen der Beleuchtung kann Zumtobel Lichtlösungen anbieten, die zukunftsweisend sind. L

Bild 3 Die Sicherheitsleuchten ONLITE RESCLITE auf LED-Basis verschwinden optisch fast in der Decke. (Bilder Zumtobel Licht AG)

Autor Markus Christen Zumtobel Licht AG 8050 Zürich www.zumtobel.ch

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Die LED als Systembestandteil

Nicht nur Lebewesen, auch materielle Güter und Einrichtungen haben eine endliche Lebensdauer und verändern allenfalls während ihrer aktiven Zeit ihre ursprünglichen Eigenschaften. Dies gilt insbesondere auch für die LED-Systeme, deren Funktionsweise wesentlich komplizierter ist, als bei der alten Glühlampe. Qualität, so ist das ganze System zu betrachten, das aus einer Vielzahl von Einheiten besteht.

Verlustwärme als Problemstelle

Vor allem bei der Strassenbeleuchtung stehen nicht nur lichttechnische Fragen im Vordergrund. Die Wartungsarbeiten sind ein gewichtiger Anteil bei den Lebensdauerkosten. Bei den LED-Anwendungen steht man immer noch in der Beschleunigungsphase und Erfahrungswerte lassen noch auf sich warten. Im Bild sieht man ein Stück der «Winterthurer Kulturachse», ausgerüstet mit neuen LED-Seilleuchten. (Bild: Stadtwerke Winterthur)

Glühlampen haben eine einfache Funktionsweise – ihr Glühdraht wird direkt an die Netzspannung angeschlossen, der Lichtstrom geht im Laufe der Zeit etwas zurück und es ist vorgesehen, dass sie nach 1000 h durchbrennt. Und dann schraubt man eine neue Lampe in die bestehende Leuchte ein. Das ist bei den LED-Lampen bzw. -Leuchten nicht so einfach. Der funktionelle und betriebliche Aufwand ist bei Weitem höher und damit komplexer. Die LED ist als Diode für sich allein nicht funktionsfähig, sie braucht ein aufwändiges elektronisches Betriebsgerät. Spricht man von der Lebensdauer und der

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Bild 1 zeigt das Blockdiagramm einer LED-Leuchtenstruktur. Die zugeführte elektrische Energie wird über mehrere Stufen in sichtbares Licht umgewandelt, wobei überall Verluste entstehen: • Vorschaltgerät, das die Stromversorgung mit einem typischen Wirkungsgrad von 85 % für die LED aufbereitet • LED-Chip, der sichtbares Licht generiert, mit einem Wirkungsgrad von etwa 32 % • Primäroptik, welche das Licht aus der LED auskoppelt, Wirkungsgrad etwa 90 % • Sekundäroptik, welche das ausgekoppelte Licht entsprechend der gewünschten Lichtstärkeverteilungskurve LVK zielgenau abstrahlt, Wirkungsgrad (Reflexion, Abschattung) etwa 95 % Die gesamten Verluste betragen daher etwa 75 %, das heisst, nur etwa ein Viertel der zugeführten elektrischen Energie wird in Licht umgewandelt.

Bild 2 zeigt die detaillierten Verhältnisse, bezogen auf die Licht Emittierende Diode LED. Auch auf die LED allein bezogen, sind verschiedene Umwandlungsvorgänge zu berücksichtigen, wo überall Verluste (Wärme) entsteht: • Elektrische Effizienz EE = 80 % elektrische Leistung in der aktiven Schicht • Interne Quanteneffizienz EQ = 60 %, wo Elektronen Photonen anregen • Auskopplungseffizienz EA = 80 %, wo ein Teil des Lichtes absorbiert wird • Konversionseffizienz EK = 60 %, wo ein für die LED typisches Spektrum generiert wird Damit entsteht eine LED-Effzienz von gegenwärtig 32 %. Forscher sagen, dass es in naher Zukunft aus opto-physikalischen Gründen nicht möglich sein werde, die LED-Effizienz auf > 50 % zu steigern. Mehr als zwei Drittel der zugeführten elektrischen Leistung geht damit bei der LED als Verlustwärme verloren und muss abgeführt werden. Das ist eine nicht ganz einfache Angelegenheit. Denn die LED wird auf eine Leiterplatte montiert

Bild 1 Blockdiagramm einer LED-Leuchte (TU Darmstadt).

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Bild 2 Effizienz und Verlustbetrachtung bei einer LED. Die Effizienz beträgt gegenwärtig etwa 32% (Philips).

und ihre Verlustwärme muss auf einen Kühlkörper übertragen werden. Dabei ist zu beachten: • Die spezifische Wärmebelastung ist enorm. Als Beispiel sei eine LED mit einer Fläche von 1 mm2 und einer Leistung von 1 W betrachtet, wo die spezifische thermische Belastung damit 1 MW/m2 beträgt. Verglichen mit einer Kochplatte, ist dies etwa 60-mal mehr! Die Thermik hat einen massgebenden Einfluss auf die Lebensdauer der LED. Thermisch optimierte LEDs im Verbund mit thermisch optimiertem Aufbau sind die Voraussetzung für effiziente, langlebige Systeme. Meist ist es für einen LEDAnwender nicht möglich, alle Qualitätsaspekte nachzuprüfen. Gut, wenn der Hersteller das entsprechende Know-how besitzt und man ihm vertrauen kann. • Eine Übertemperatur von 10 K, bezogen auf die Bemessungstemperatur, halbiert die Lebensdauer

Bild 3 Generelle Alterung von LEDs mit Kunststoffgehäuse (Osram).

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Bild 4 Verfärbung des Chips durch chemische Einflüsse (Cree).

Bild 5 Eine Stromversorgung ist aus vielen Komponenten konstruiert (Recom).

Alterungsprozesse von LEDs LEDs fallen ja nicht einfach zufälligerweise aus, man kann verschiedene Alterungsmechanismen unterscheiden: • Spontane Ausfälle, die relativ selten sind. Man unterscheidet Frühausfälle, die überwiegend auf Fehler in der Verbindungstechnik zurückgeführt werden können und Spätausfälle aus Alterungsgründen, wenn die natürliche Lebenszeit überschritten ist. • Abfall des Lichtstromes während der Nutzungszeit. Man unterscheidet die Chipalterung, da dieser aus unterschiedlichen Materialien besteht, die sich gegenseitig negativ beeinflussen können. Und die Packagealterung, wo zum Beispiel die Kunststoffe vergilben können und auch der Leuchtstoff nur eine endliche Lebensdauer hat Die Einsatzfelder für Kunststoffe in der LED-Technologie sind sehr vielfältig. • LED : Gehäuse, Verguss, Primäroptik • LED-Lampe: Reflekot, Sekundärokptik, Streuscheibe, Wärmesenke

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• LED-Leuchte: Gehäuse, Reflektor, Linse/Streuscheibe Bild 3 zeigt die Alterung von LEDs mit Kunststoffgehäuse im Laufe der Zeit, verbunden mit einer Abnahme des Lichtstroms. Der gesamte Alterungsprozess ist stark von der Temperatur abhängig. Die Kunststoffalterung ist zusätzlich auch vom Spektrum des Lichtes abhängig. So kann zum Beispiel das blaue LED-Licht die chemischen Bindungen zerstören. Weisse LEDs haben einen Blauanteil, was die Alterung fördert. Es können aber auch chemische Unverträglichkeiten, verbunden mit Verfärbung und einer Farbortverschiebung, eine negative Rolle spielen, wie Bild 4 zeigt. Kritisch sind vor allem die Weichmacher in Klebern, Vergussmassen, Lacke, Dichtungen, Maschinenöle während der Fabrikation. Bestimmte Platinen können bei hohen Temperaturen ausgasen.

Lebensdauer des ganzen Systems Wie bereits in Bild 1 gezeigt, ist die LED Teil einer ganzen Kette. Und die ist bekanntlich genauso stark wie ihr schwächstes Glied. Denn wenn ein gewichtiger Teil der Elektronik (Bild 5) ausfällt, geht das Licht aus. Es ist nicht allein die LED das Problem, sondern die gesamte Elektronik. Lebensdauerangaben basieren immer auf statistischen Daten, auf der Basis von Wahrscheinlichkeitsrechnungen. Vielfach basieren die Herstellerangaben auf der Basis von 1000Stunden-Versuchen, die aber nur bedingt aussagefähig sind, wenn dann auf zigtausend Stunden hochgerechnet wird. Realistische Daten würden realistische Versuchsbedingungen erfordern. Als Anwender ist man aber auf die Herstellerangaben angewiesen. Häufig gelten die für die Filterung und Glättung zuständigen Elektrolytkondensatoren als das schwächste Glied. Dies ist aber nur bedingt richtig. Denn wenn sie so dimensioniert sind, dass sie nicht mit voller Nennspannung und auch nicht mit der maximal zulässigen Temperatur betrieben werden, so

können sie problemlos eine Lebensdauer von 90 000 Stunden haben, was wesentlich länger sein kann als die zugehörige LED. Es wirken verschiedene Einflüsse auf die Lebensdauer der einzelnen Bauteile: • Temperatur: Vielfach spielen auf die Bauteile einwirkende chemische Prozesse eine entscheidende Rolle. Denn die chemische Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt sich alle 20 °C. Die LED ist bekanntlich eine «Diode» und ab einer bestimmten Temperatur äusserst empfindlich. Die Lebenserwartung einer LED verringert sich drastisch, wenn die maximal zulässige Junction Temperatur erreicht bzw. überschritten wird. Daher ist der thermische Übergangswiderstand von der LED zum Kühlkörper eine wichtige Angelegenheit. Eine falsch montierte LED ist die Fehlerquelle Nr. 1! Moderne Stromquellen reduzieren den Betriebsstrom der LED, sollten die zulässigen Temperaturen überschritten werden. Dies erhöht die Lebensdauer der LED signifikant. • Spannungseinfluss: Hersteller, die ihre Elektronikkomponenten mit höchstens 70 % der zulässigen Bemessungsspannung betreiben, können eine längere Lebensdauer garantieren. • Einschaltdauer: Netzteile, die lange eingeschaltet bleiben, sind zuverlässiger als solche, die häufig ein- und ausgeschaltet werden. Denn jeder Schaltzyklus führt zu thermischem Stress an den Kontakten. • Dimmen: Um Energie zu sparen, werden LED-System häufig gedimmt. Dies kann aber die Lebensdauer des Systems reduzieren. Denn Die LED-Treiber sind meist bei Volllast am effizientesten. Der gedimmte Zustand kann ihm aber wesentlich mehr zusetzen. So ist zum Beispiel der Betrieb mit 50 % Triac-Dimming eine der strapaziösesten Betriebsbedingungen für den LED-Treiber. Typisch für die gesamte Ausfallproblematik ist die sogenannte « Badewannenkurve» gemäss Bild 6. Zuverlässige Angaben sind nur

möglich, wenn eine statistisch hinreichende Anzahl Geräte oder Systeme betrachtet werden. Grundsätzlich ist die Ausfallrate zu Beginn und am Ende höher als dazwischen. Man unterscheidet: • Frühausfälle, bedingt durch Konstruktions-, Produktions- oder Werkstoffmängel, die häufig zu Beginn des Betriebs auftreten. Die Anzahl der Frühausfälle lassen sich reduzieren, wenn die Geräte bereits vor dem eigentlichen Einsatz künstlich gealtert werden. Die Geräte können zum Beispiel mit erhöhter Temperatur, erhöhter Betriebsspannung betrieben oder einem Rütteltest unterzogen werden. • Konstante Ausfallrate während der vorgesehenen Betriebszeit. Die Geräte werden für eine vorgesehene Lebensdauer gefertigt. Wenn sie die Frühausfallzeit überlebt haben, kommt es nur noch zu zufälligen Ausfällen. • Spätausfälle am Ende der vorge-

sehenen Nutzungsdauer. Idealerweise würden sie genau zu dieser Zeit ausfallen. In der Praxis kann der Ausfall einzelner Teile aber vor oder nach der eigentlichen Nutzungszeit liegen. Wichtig ist, dass bei der Herstellung der Geräte die Schwachstellen erkannt werden. Das ist nur mit einer systematischen Auswertung der anfallenden Reparaturen möglich. Diese Feststellung muss konsequent in die Entwicklung neuer Geräte einfliessen. Bei den LED-Systemen geht man von einer statistischen Lebensdauer von 50 000 h aus. Diese Zeit erreichen aber nicht alle, da man bei elektronischen Bauteilen mit einer Ausfallrate von 0,2 % pro 1000 h rechnet. Damit « dürfen» 10 % der Geräte während ihrer vorgesehenen Lebensdauer ausfallen. Das ist dort, wo der Wartungsaufwand (hohe Hallen, Strassenbeleuchtung) gross ist, nicht ganz unproblematisch. L

Ausfallraate

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t Frühausfälle

Konstante Ausfallrate

Spätausfälle

Bild 6 Die Badewannenkurve zeigt typischerweise die Ausfallrate im Verlauf der Betriebszeit elektronischer Geräte.

Autor Hans R. Ris 8413 Neftenbach Quelle: VDI-Konferenz über «Lebensdauer und Qualitätssicherung in der LED-Beleuchtung» vom vergangenen Juni in Düsseldorf

Puag AG | Oberebenestrasse 51 | CH-5620 Bremgarten 2 Tel.: +41 56 648 88 81 | Fax: +41 56 648 88 80 | info@puag.ch

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Elektronische Vorschaltgeräte

Der Anteil der Beleuchtung am Energieverbrauch ist enorm. Dies belegt unter anderem eine Studie (Stand August 2011) zum Energieverbrauch des Sektors Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) in Deutschland für die Jahre 2007 bis 2010. Auf die Beleuchtung fallen gut 40 %, gefolgt vom Stromeinsatz für motorische Antriebe (Kraft). In der Schweiz sind die Verhältnisse ähnlich. Da lohnt es sich, zu sparen.

Für das Lichtmanagement Zayed University in Abu Dhabi/VAE kam für dieses komplexe Projekt nur das DALI-Protokoll infrage, das mit einem zentralen Monitoringsystem jede einzelne Leuchte lokalisieren kann. Dabei werden die normalen DALI-Vorschaltgeräte und die Vorschaltgeräte der autarken DALI-Notbeleuchtung – insgesamt 42 000 Stück – über dieselbe Leitung gesteuert. So lässt sich der Einsatz weiterer Leitungsschleifen vermeiden.

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Die Sparmöglichkeiten in der Beleuchtung sind vielfältig. Zu ihnen gehören einerseits energiesparende, je nach Einsatz auch dimmbare Lichtquellen sowie deren Betrieb mit elektronischen Betriebsgeräten. Dimmbare Lichtquellen, die auch noch das Tageslicht und die Anwesenheit einbeziehen, erzeugen stets nur so viel Licht wie momentan gebraucht wird und können Einsparungen bis zu 80 Prozent erreichen. Von Seiten des Gesetzgebers ist der schrittweise Abschied von ineffizienten konventionellen Vorschaltgeräten geplant. Schon seit April 2010

dürfen keine Geräte der Effizienzklassen C und D mehr in Verkehr gebracht werden. Ab 2017 ist endgültig Schluss mit magnetischen Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen. Effizienzklassen für EVG (Elektronisches Vorschaltgerät) und KVG (Konventionelles Vorschaltgerät oder auch Magnetisches Vorschaltgerät) • A1 BAT und A1 ausschliesslich für dimmbare EVG. • A2 BAT, A2 und A3 ausschliesslich für nicht dimmbare EVG. • B1, B2, C und D ausschliesslich für KVG.

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Bild 1 Aufbau und Funktion eines EVG am Beispiel des PCA Basic von Tridonic.

Dimmbare Leuchten sind zum Beispiel für Bereiche, die nur gelegentlich aufgesucht werden wie Korridore, Flure oder auch Garagen erste Wahl. Hier lässt sich erhebliches Sparpotenzial ausschöpfen. Ein Allheilmittel sind dimmbare Leuchten jedoch nicht. In Bereichen wie Lagerhallen, die während der Arbeitszeit ständig ein hohes Beleuchtungsniveau erfordern, ist man mit Dauerlicht besser bedient.

Keine Angst vor Frühausfällen Alle elektronischen Komponenten haben noch aus der Vergangenheit den Ruf, dass sie beim ersten Einschalten oder in den ersten Monaten ausfallen können. Selbst getestete Komponenten waren davor nicht sicher, da aufgrund von Produktionsproblemen bisweilen Schwachstellen auftraten. Heute hat sich die Qualität der für die Frühausfälle verantwortlichen Komponenten, beispielsweise Kondensatoren, soweit verbessert, dass es auch in den ersten 1000 Betriebsstunden nicht mehr zu signifikant erhöhten Ausfallsraten kommt – verglichen mit der Ausfallrate über die gesamte Lebensdauer. Tridonic gibt für seine Standard-EVGs eine Lebensdauer von 100 000 Betriebsstunden bei einer Standardzuverlässigkeit von 90 Prozent an. Ausserdem bietet der Betriebsgerätespezialist 5 Jahre Garantie. Die PC Industry-Geräte mit einer typischen Lebensdauer von 200 000 Stunden haben sogar 8 Jahre Garantie. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht:

EMV-Probleme vermeiden

Einfache Installation

Beim Tausch von Leuchten und Vorschaltgeräten wird die EMV-Problematik möglicherweise überschätzt. Neue Leuchten müssen der EN 55015 entsprechen, sonst dürfen sie gar nicht in Verkehr gebracht werden. In der Praxis kommt es meist zum Austausch der kompletten Leuchte, sodass die EMV von Anfang an geklärt ist. Ein Leuchtenumbau ist aufgrund der hohen Arbeitszeitkosten ohnehin häufig teurer als ein Austausch der gesamten Leuchte. Leuchtenhersteller verwenden bevorzugt vorgeprüfte Komponenten mit VDE-EMV-Zertifikat.

Die Verdrahtung der elektronischen Vorschaltgeräte gestaltet sich einfacher als bei konventionellen Vorschaltgeräten, denn EVGs kommen ohne Starter und Kondensator aus. Sie müssen lediglich an die Leuchtenklemme und den Lampensockel angeschlossen werden. Dimmbare Varianten haben zusätzlich noch zwei verpolungssichere Steuerleitungen. Bei Tridonic-EVGs erfolgt der Anschluss über ein multifunktionales Interface, das ausserdem flexible Anschlüsse für alle Zusatzfunktionen bietet. Über Standards wie DALI, DSI, switchDIM und corri-

Vergleich KVG (magnetisches VG) mit einem EVG

Verglichen wird eine 4 x 18W-Anwendung. Hier zeigt sich auch der wesentlich geringere Verdrahtungsaufwand beim Betrieb mit EVGs. Während eine Lösung mit konventionellen Betriebsgeräten mindestens zwei KVGs sowie zwei Starter und einen Kompensationskondensator erfordert, kommt eine Lösung mit elektronischen Betriebsgeräten mit einem EVG aus und braucht weder Starter noch Kondensator. Ausserdem ist der Betrieb von T5-Lampen nur mit einem EVG möglich, daher wird auch dieser Vergleich mit einbezogen. • KVG: 2 x EC36C mit 4 x 18W T8 Lampen (1350 lm pro Lampe) 230 V/50 Hz: Gesamtleistung = 88,9 W, BLF*= 0,940 Lumen, Output = 4 x 1350 lm x 0,940 = 5,076 lm, 57,1 lm/W • EVG: 1 x PC 4/18 T8 PRO mit 4 x 18W T8 Lampen (1350 lm pro Lampe) 230 V/ 50 Hz: Gesamtleistung = 70,1, W BLF* = 1.000 Lumen, Output = 4 x 1350 lm x 1.000 = 5,400 lm, 77,0 lm/W • EVG: 1 x PC 3/4/14 T5 PRO lp mit 4 x 14W T5 (1350 lm pro Lampe) 230 V/50 Hz: Gesamtleistung = 62,3 W, BLF* = 1.000 Lumen, Output = 4 x 1350 lm x 1.000 = 5,400 lm, 86,7 lm/W *BLF = ballast lumen factor Der Vergleich zeigt, dass der Betrieb mit EVGs nicht nur sparsamer im Energieverbrauch, sondern auch effizienter ist, was die höhere Lichtausbeute belegt.

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Fachartikel

Produktfamilie Nominale Lebensdauer Ausfallrate Tridonic Garantiezeiten*

PC Industry (nicht dimmbare Industrie-EVG) bis zu 200 000 h ⱕ0,05 %/1.000 h 8 Jahre

PC PRO (nicht dimmbare EVG) bis zu 100 000 ⱕ 0,1 %/1.000 h 5 Jahre

PCA (dimmbare EVG) ⱕ 0,2 % 1.000 h

Tabelle 1 Lebensdauer und Ausfallraten von EVGs von Tridonic. Die Projekte müssen nicht registriert werden.

dorFUNCTION lassen sich unterschiedliche Dimmlösungen realisieren. Dabei wird jede Anschlussvariante über die gleichen Anschlüsse verdrahtet – das Gerät erkennt selbst die Variante und schaltet automatisch in den richtigen Modus.

Technische Vielfalt EVGs von Tridonic gibt es in zahlreichen Ausstattungsvarianten. So lassen sich beispielsweise Tageslichtsensoren und Bewegungsmelder über das Smart-Interface direkt in die Betriebsgeräte integrieren. Auf diese Weise kann man direkt auf

die Anwesenheit von Personen und auf das Umgebungslicht reagieren und zusätzlich zum ohnehin sparsamen Betrieb weitere Energie sparen. Zum Energiesparen tragen auch intelligente Funktionen bei, wie der optimierte Lampenbetrieb, der geringe Verbrauch im StandbyBetrieb und Automatisierungen für Korridore, Lagerräume oder Parkhäuser. Wo der Einsatz lohnt, werden dimmbare Leuchten zunehmend zum Standard, denn Dimmen spart Energie und sorgt flexibel für passendes Licht in jeder Situation. Auch die dimmbaren EVGs lassen

sich einfach installieren und dank digitalem DSI-Standard auch an Beleuchtungsanlagen anschliessen. Geräte der Serien ECO und EXCEL one-4all unterstützen zusätzlich DALI-Kommunikationsprotodas koll, das selbst komplexe Beleuchtungssteuerungen einfach realisierbar macht. Alle dimmbaren Varianten bieten auch einfachere Möglichkeiten der Ansteuerung wie switchDIM (Ansteuerung über handelsübliche Taster) oder corridorFUNCTION (Ansteuerung über handelsübliche Bewegungsmelder). L

Autor Rupert Neumayer Tridonic GmbH & Co. KG A-6851 Dornbirn

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Winterthurer Unternehmen gewann gleich in zwei Kategorien

Deutscher Lichtdesign-Preis 2012 Bereits zum zweiten Mal wurde am 24. Mai 2012 der Deutsche Lichtdesign-Preis vergeben. Lichtdesign in der Architektur bekommt einen immer höheren Stellenwert – das wird durch den Wettbewerb und die damit verbundene Aufmerksamkeit für die ausgezeichneten Projekte nochmals verdeutlicht. Bild 1 Konzertsaal Stadthaus Winterthur

Der Deutsche Lichtdesign-Preis wird für hervorragende Lichtgestaltung im deutschsprachigen Europa (Deutschland, Österreich, Schweiz und Benelux) vergeben. Rund 100 Projekte wurden dieses Jahr von der Jury beurteilt. Gleich mit drei Projekten wurde das Schweizer Unternehmen Vogt & Partner mit Sitz in Winterthur und Standorten in Deutschland und Österreich nominiert. Für zwei davon hat es den renommierten «Licht-Oskar» erhalten. Ausgezeichnet mit dem Deutschen Lichtdesign-Preis 2012 wurden die beiden Winterthurer Projekte Konzertsaal für die Lichtgestaltung und das Atelier Walser in der Kategorie individuelle Geschäftsräume.

Infos Vogt & Partner | 8400 Winterthur www.lichtgestaltung.eu

Konzertsaal Stadthaus Winterthur Gottfried Semper (1803–1879) stellte den Stadthaussaal (Bild 1), als Ort der Bürgergemeindeversammlung, ins Zentrum seines Entwurfs. Seit der Einführung der Urnenabstimmung dient der Saal als Konzertsaal. Zentrales Element sind drei ellipsoide akustische Vorbühnenreflektoren. Sie sind auch wesentliches Element der Lichtgestaltung. Die Konstruktionen wurden als selbstleuchtende, durchscheinende Körper entwickelt. Als gestalterisch eigenständige, im Raum schwebende Elemente beeinflussen sie mit ihrem aquarellfarbenen Leuchten die Raumstimmung gezielt. Die Oberlichter sind mit von LEDs angestrahlten Stoffbahnen erhellt. Ein tiefblauer Nachthimmel scheint nun ersichtlich. Der Architrav über den Galerien leuchtet neu mit einem übergangslosen Lichtband und hebt die Saaldecke und die seitlichen Wandfriese hervor. Zusätzlich unterstützen neue Profilscheinwerfer die plastische Wahrnehmung der Gesichter sowie die Ausleuchtung der Vorbühne.

Atelier Walser in der Härti Klein, hochwertig und kontemplativ ist der erste Eindruck bei diesen Räumlichkeiten (Bild 2). Konzentriertes Arbeiten in ruhiger Umgebung, Präsentieren ohne Ablenkung und intensives Diskutieren in dieser mediativen Umgebung. Die Lichtsprache entspricht dieser Innenarchitektur. Die Leuchten nehmen sich selbst zurück. Ihr Licht beleuchtet zielgenau die jeweils wichtigen Arbeitsflächen – bis hin zum millimeterdünnen Lichtstrich in der Edelstahlverkleidung der Teeküche. Da das Atelier in einer gut hundertjährigen Industrieanlage integriert ist, wurde für den davor stehenden Sitzungstisch eine industrielle Pendelleuchte massgeschneidert. Entsprechend wurde für den Eingangsbereich eine emaillierte Aussenwandleuchte aus einem kleine Handwerksbetrieb aus Frankreich montiert. Die Arbeitstische auf der Galerie werden mit handgearbeiteten Stehleuchten beleuchtet. L

Bild 2 Atelier Walser in der Härti in Winterthur

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DALI-KNX-Ansteuerung

Unsichtbar schöne Präsenz Der von Michael Meier und Marius Hug, Architekten AG, Zürich, realisierte Neubau der Säntishalle in Arbon zeichnet sich aus durch eine hohe architektonische Qualität. Im ganzen Gebäude ist die energieeffiziente, in die Decke eingelassene Beleuchtung eine Besonderheit.

Geradlinige Architektur und lichtdurchflutete Räume. Die Betondecken wirken ohne die störenden Aufbauten von Leuchten und anderer Haustechnik sehr ruhig und spannend.

Nach einer Bauzeit von nur knapp 15 Monaten konnte am Einweihungswochenende vom 9. bis 11. September 2011 die Säntishalle in Arbon offiziell den Benutzern übergeben werden. Über der hellen und grosszügigen Turnhalle befinden sich vier moderne Klassenzimmer mit den angrenzenden, dringend benötigten Gruppenräumen. Ein Mehrzweckraum im Kopfbau bietet Platz für grössere Veranstaltungen wie Konzerte, Theateraufführungen, Elternanlässe oder Informationsabende der Schulbehörde. Zudem ist gleich neben dem Eingang im Foyer

Infos Theben HTS AG 8307 Effretikon www.theben-hts.ch

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der Mittagstisch angesiedelt; hier können Kinder betreut das Mittagessen einnehmen.

Leuchten, aufwändig in die Decke integriert Die moderne, gradlinige und schlichte Architektur der Säntishalle verlangte zeitgemässe Lösungen auch in der Haustechnik. Für ein möglichst ruhiges Deckenbild sind sämtliche Leuchtenelemente direkt in die Sichtbeton-Decken integriert. Diese architektonische Besonderheit verursachte während der Rohbauzeit viel Aufwand und Kleinarbeit. Äusserst genaues Arbeiten war sowohl beim Einmessen der Leuchten als auch bei der Montage der Aussparungselemente auf den Betonschalungen gefordert. Jedes ungenaue Detail wäre sonst sichtbar gewesen. Heute integrieren sich die Leuchtenelemente nahtlos in die Decken. Es entsteht ein einmaliges, interessantes und schönes Deckenbild, das von kaum

einem unschönen Aufbaugerät gestört wird. Nur die Brandmelder sowie die ExitLeuchten sind gezwungenermassen auf der Decke aufgebaut und deshalb sichtbar. Die hohen Glasfenster im oberen Bereich zwischen den Schulzimmern und dem zentralen Korridor lassen Tageslicht in die Korridorzone fliessen. Zusammen mit dem Kunstlicht entsteht so eine stimmige und freundliche Atmosphäre. Die zurückhaltenden Farben der Decken, Böden und Wände werden von Kinderzeichnungen, aufgehängten bunten Jacken und Schulranzen belebt. Diese Farbtupfer bringen mit den Kindern das Leben ins Schulhaus. Der Schulalltag in allen seinen Facetten läuft im geeigneten, energieeffizient gesteuerten Licht ab, ohne dass jemand von dieser Steuerung etwas bemerkt. Auf eine automatische Regelung der Beleuchtung in den Schulzimmern wurde vorerst verzichtet. Die Leuchten im Gebäude verfügen alle über eine DALI-KNX-Ansteuerung und könnten so in Verbindung mit den KNX-Präsenzmeldern PlanoCentro in den Schulzimmer auch als Konstantlicht-Regelung betrieben werden.

Komfort und Energieeffizienz Die Ansprüche an eine intelligente und energieeffiziente Gebäudetechnik machen es unerlässlich, dass Räume nur dann be-

Wird fast übersehen: der PlanoCentro von Theben HTS.

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leuchtet, belüftet und beheizt werden, wenn sie auch wirklich genutzt werden. In den Korridoren der Säntishalle sind die Melder auf Vollautomat gestellt. Das Licht wird energieeffizient nur dann eingeschaltet, wenn es benötigt wird. In den Zimmern wünschte die Bauherrschaft jedoch die Steuerungsart « Halb-Automat», denn hier soll der Nutzer den Einsatz der Beleuchtung bestimmen. Wird das Licht jedoch am Ende einer Schulstunde brennen gelassen, schaltet es sich nach der definierten Zeit selbstständig wieder aus. Bei kurzer Anwesenheit wird die Nachlaufzeit zudem durch den Melder selbstständig verkürzt. Die Nutzung des Raums definiert somit die Anwendung des Präsenzmelders PlanoCentro.

Lohnender Aufwand für das Detail Die Präsenzmelder sind nützliche Helfer, wenn es um Energieeffizienz geht, aber auch Elemente, die der Architekt am liebsten unsichtbar machen möchte. Gut gelungen ist das in diesem Projekt mit dem PlanoCentro, dem Präsenzmelder aus dem Hause Theben HTS, der 2010 vom International Forum Design mit dem «product design award» ausgezeichnet wurde. Der PlanoCentro wird standardmässig in die Decke eingebaut und entsprach so dem Wunsch des Architekten nach einer dezenten und möglichst flachen Sensorik. Der feine Rand wurde zudem mit der RAL-Farbe des Architekten lackiert. Der überdurchschnittlich grosse Erfassungsbereich des Melders sorgt dafür, dass weniger Melder als sonst üblich an der Decke angebracht werden mussten. Pro Schulzimmer war es gerade mal einer. Der quadratische Erfassungsbereich pro Melder beträgt dabei bis zu 100 Quadratmeter: ideale Argumente für den Architekten und dank der geringeren Anzahl Melder auch ideale Argumente fürs Bau-Budget der Schule.

Programmierbare Intelligenz Um die unterschiedlichen Anwendungen mit einem Gerät zu erfüllen, wird der PlanoCentro vor der Inbetriebnahme vom Systemintegrator mit dem KNX Standardtool ETS4 konfiguriert. Eine umfassende Vielfalt an intelligenten, energiesparenden Applikationen steht ihm somit zur Verfügung. Zwei unabhängige einstellbare Helligkeits-Schwellwerte steuern zum Beispiel unterschiedliche Helligkeitssensitivitäten für Wochentage und Wochenenden. Der Schwellwert dazu wird auf einem Touchpanel des technischen Dienstes, entsprechend

Dank dem deckenbündigen Einbau des PlanoCentro von Theben HTS muss der Architekt aus gestalterischen Gründen nicht auf eine Technik verzichten, die energetisch erwiesenermassen sinnvoll ist.

dem momentanen Helligkeitswert vor Ort, mit einem Tastendruck eingelernt. Ein integrierter Infrarotempfänger ermöglicht zudem die Raumsteuerung mit einer entsprechenden Fernbedienung. Für die komfortable Inbetriebnahme nutzte Daniel Schär, Projektleiter und Systemintegrator von Etavis Grossenbacher, die System-Fernbedienung SendoPro. Mit ihr konnte er die Parameter der Präsenzmelder auch ohne PC

direkt und effizient vor Ort auslesen und anpassen. Gerade die Empfindlichkeit der Melder im Eingangsbereich und dem Foyer konnten so unkompliziert und rasch an die Kundenbedürfnisse angepasst werden. L

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Interview mit Elio Di Maio, CEO Osram AG Schweiz

« LEDs haben unser Geschäft revolutioniert» Innert weniger Jahre hat sich der Lichtmarkt radikal verändert. Was bedeutet dies für die traditionellen Lichthersteller – und wie meistern sie die Herausforderungen? Ein Gespräch mit dem CEO von Osram in der Schweiz über die Revolution LED und neue Lichtlösungen für Mensch und

Umwelt. Osram Opto Semiconductors ist es in jahrelanger Forschung gelungen, die Qualität der Gallium-Nitrid-Schichten auf den Silizium-Substraten so zu optimieren, dass Effizienz und Helligkeit inzwischen marktfähige Werte erreicht haben.

2010 haben Sie die Leitung der Osram Schweiz übernommen. Zeichnete sich bereits damals ein Wandel in der Lichtbranche ab? Ja, auf jeden Fall! 100 Jahre lang bewegte sich relativ wenig im Lichtmarkt. Das Geschäftsmodell der Lichtindustrie basierte auf der Glühlampe. Neu entwickelte Leuchtmittel brachten mehr Effizienz, vermochten jedoch deren Dominanz nur teilweise zu durchbrechen. Doch dann erkannte man vor 15 Jahren das schlummernde Potenzial von LEDs für die Lichterzeugung. Die Technologie machte schnelle Fortschritte und wurde salonfähig. Vor drei bis vier Jahren begann die internationale Politik aufgrund von Energieeffizienz- und Nachhaltigkeitsüberlegungen, den Glühlampenausstieg zu propagieren. Auch wir Schweizer definierten unsere Ausstiegsroadmap – LEDs sollten bald massentauglich sein. Das Aufkommen der Leuchtdioden stellte aber auch die klassische Aufgabenteilung zwischen Herstellern von Leuchtmitteln und Leuchten grundsätzlich infrage. Vom klar geregelten Umfeld und dem saisonalen Geschäft hatten wir uns verabschiedet.

Und wie stellte sich Osram darauf ein? Die Revolutionierung der Lichtindustrie durch LEDs war eine Tatsache – ihnen gehörte die Zukunft. Osram investierte denn auch ausschliesslich in die Produktion sogenannter Festkörper-Beleuchtungslösungen, deren wichtigster Vertreter LEDs sind. In der Schweiz galt es, unsere Vertriebsgesellschaft neu zu positionieren. Unsere Führungscrew entwickelte einen Drei-JahresStrategieplan, den wir konsequent umzusetzen begannen. Über Partnerschaften – gerade im Elektrogrosshandel – konnten wir unsere Positionierung als Schweizer

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Generalimporteur von Osram-Produkten stärken. Die Anpassung unserer Kundenfelder ermöglichte es, Kundenservice und Aftersales weiter auszubauen. Wir sind heute nahe beim Kunden, im schlimmsten Fall innert einer Stunde bei ihm. Dies ist im technologisch anspruchsvollen Schweizer Markt entscheidend !

Seit 2011 gehört die Leuchtenherstellerin Siteco AG zur Osram-Gruppe. Welche strategischen Überlegungen führten zu diesem Kauf? LEDs lassen bezüglich « Lampenform» alle Möglichkeiten offen, die Grenze zwischen Leuchtmittel und Leuchte ist stark aufgeweicht. Die lange Lebensdauer von LEDs führt zudem dazu, dass das traditionell für Osram sehr wichtige Ersatzgeschäft automatisch zurückgeht. Den fehlenden Umsatz können wir nur mit einer Vorwärtsstrategie kompensieren. Wir sind deshalb mitten in der Transformation vom reinen Komponenten- zum umfassenden Lösungsanbieter. Der Kauf von Siteco war nur der erste Schritt. Auf diesem Fundament wollen wir zum weltweiten Player im Lösungsgeschäft werden. Die Integration von Siteco ist in der Schweiz auf gutem Weg. So haben wir unsere Prozesse vereinheitlicht und die Administration in Winterthur zentralisiert. Hauptstandort von Siteco bleibt jedoch Bern.

Was sind die Stärken der «neuen» Osram? Wir decken als Gesamtanbieter wirklich die ganze Wertschöpfungskette ab, was auf

Bild 2 Elio Di Maio, CEO, führt seit Mai 2010 die Osram in der Schweiz mit 64 Mitarbeitenden in Winterthur und Bern. Bei Osram war er zuvor bereits als langjähriger Verkaufsleiter OEM tätig. Ausgleich zum Lichtgeschäft findet Di Maio in seiner Familie, am Schlagzeug eines Jazz-Quintetts und im Training mit seinen Fussball-Junioren. Im Bild: Elio Di Maio mit Redaktor Gabriel Diezi.

dem Weltmarkt einzigartig ist. In der Schweiz sind wir im Aussenleuchtengeschäft sehr gut positioniert. Bei der Beleuchtung von Strassen, Tunnels und Sportplätzen verfügen wir über ein grosses Know-how. Unsere LED-Lichtmodule bieten sich für kundenspezifische Lösungen an, wie zum Beispiel für die Umrüstung von Altstadtleuchten. Grosses Potenzial orten wir noch bei den Innenleuchten für Shops, Büros und Wohnungen. Gerade «Smarthome»-Anwendungen, welche eine komfortable Lichtsteuerung mit einer energieeffizienten Beleuchtung verbinden, haben hierzulande eine grosse Zukunft. Neben intelligentem Licht fokussieren wir auch auf die Lichtqualität. Wir schaffen es immer besser, das Sonnenlicht zu simulieren. So kann beispielsweise eine Lichtsteuerung auch den Tageslichtgang nachbilden. Wir entwickeln Lichtlösungen, die einen positiven Einfluss auf den menschlichen Organismus haben.

Was ist im LED-Zeitalter besonders wichtig?

Bild 1 Hat die Revolution LED mitgeprägt: Elio Di Maio.

Je komplexer die Lichtlösungen sind, desto mehr wünschen Kunden, einen einzigen Ansprechpartner zu haben. Spezifikation,

Parametrierung, Planung, Design, Inbetriebnahme und Troubleshooting – alles kommt bei uns aus einer Hand. Osram übernimmt die gesamte Systemverantwortung und löst jedes Problem innert nützlicher Frist.

Mit welchen Entwicklungen rechnen Sie in Zukunft? Lichtqualität für Mensch und Umwelt wird zentral sein, intelligente Lichtsteuerungen sind schon bald unverzichtbar. LEDs belegen heute in der Schweiz bereits jede fünfte Brennstelle. Weltweit sind wir noch nicht so weit. Osram rechnet aber damit, dass im Jahr 2016 Festkörper-Beleuchtungen mehr als die Hälfte des Weltlichtmarkts ausmachen. Dann wird auch die OLED-Technologie neue Anwendungen ermöglichen. Und spätestens 2020 ist das LED-Business definitiv L unser Kerngeschäft !

Infos Osram AG 8406 Winterthur www.osram.ch

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Licht simulieren, visualisieren und berechnen

ReluxSuite Innovative Lichtplanungstools mit offenen Schnittstellen und gleichzeitigem Zugang zu aktuellen Produktdaten von Leuchtenherstellern. Neueste Software für Licht- und Elektroplaner, Designer und Architekten. Der Marktführer, die Basler Relux Informatik AG, ist ein Dienstleistungsunternehmen für die Leuchten-, Lampen- und Elektroindustrie einerseits und den Anwendern.

Infos Relux Informatik AG 4018 Basel www.relux.biz

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Dank den jährlichen Beiträgen von Herstellern können qualitativ hochstehende Planungshilfsmittel kostenlos abgegeben werden. Zusätzliche Planungshilfsmittel, die im Markt nur von Relux erhältlich sind, werden gegen eine Lizenzgebühr verkauft. Produktdaten der Hersteller sind ab einer gemeinsamen DVD – online direkt aus den

Relux-Programmen – ab der Homepage oder aus individuellen elektronischen Katalogen der Hersteller verfügbar. Die Programme werden weltweit von mittlerweile über 10 000 registrierten Personen eingesetzt. In einigen Ländern ist Relux klar zum Marktleader geworden. Im Jahr 2011 wurden in der Relux-Leuchtenauswahl über

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Bild 1 ReluxVivaldi erlaubt in Echtzeit interaktiv Lichtstimmungskonzepte und zeitliche Verläufe zu visualisieren sowie den zugehörigen Energieverbrauch zu berechnen.

Relux Informatik AG Von 1994–1996 entwickelte Regent Beleuchtungskörper AG zusammen mit dem Steinbeis Transfer Zentrum Relux 1.0. Im Februar 1998 wurde Relux Informatik AG mit zwei Mitarbeitern von drei Leuchtenherstellern (Fluora AG, Regent Beleuchtungskörper AG, Tulux AG) gegründet. Das vorher gemeinsam entwickelte Programm des schweizerischen Fachverbandes der Beleuchtungsindustrie FVB ( BAG Turgi, Fluora AG, Regent Beleuchtungskörper AG, Siteco, Tulux AG) konnte dabei übernommen werden. Im Januar 2010 Übernahme der Firmenanteile von Fluora AG, Regent Beleuchtungskörper AG und Tulux AG durch Markus Hegi. Das gesamte Aktienkapital von CHF 102 000.– verteilt sich auf Mitarbeiter der Firma. Heute beschäftigt Relux Informatik AG 15 Mitarbeiter in Basel, sowie fünf Mitarbeiter in Deutschland und kann auf 13 erfolgreiche Jahre zurückblicken. www.relux.biz

750 000 Produkte aus der Online-Produktdatenbank ausgewählt, wobei dies eine von fünf Möglichkeiten darstellt, Produkte auszuwählen. Für die Mehrheit der Messebesucher an der der vergangenen Light and Building in Frankfurt war die ReluxSuite mit ihrer hervorragenden Visualisierungsqualität und dem realistischen Berechnungsprogramm von grossem Interesse. Diese ausserordentlich leistungsfähige Software ist kostenlos erhältlich. An der L + B wurde eine neue Funktionalität vorgestellt, die es dem Anwender ermöglich, mit der ReluxSuite 3D-Objekte in einer Planung entfernen oder hinzufügen zu können.

Norm 12464-1, 2011 erfüllt Ebenfalls neu ist, dass Fenster, Türen und Durchgänge jetzt polygonal gestaltet werden können. Was mehr und mehr an Bedeutung gewinnt, ist der genaue Nachweis, dass die aktuelle Norm 12464-1, 2011 erfüllt wurde, dieser Nachweis kann mit ReluxSuite direkt und einfach ausgegeben werden. Bekannt ist auch, dass die ReluxSuite erlaubt, online wie lokal, auf reale Produkte von führenden, international agierenden Herstellern greifen zu können. ReluxSuite unterstützt die Planung von Innen- und Aussenanlagen, Strassen, Plätzen und Tunnel mit Kunst- und Tageslichtberechnun-

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Bild 2 Planern, die mit AutoCAD© arbeiten, steht mit ReluxCAD ein effizientes und zeitsparendens Planungswerkzeug zur Verfügung

gen. Die Normen der jeweiligen Länder werden selbstverständlich dabei berücksichtigt. ReluxSuite • erlaubt die Planung von Präsenz- und Bewegungsmeldern • unterstützt verschiedene Import- und Exportformate von CAD-Programmen wie dxf, dwg und 3ds • berücksichtigt die gängigen SoftwareStandards und ist damit intuitiv bedienbar • erstellt sogar Filme von virtuellen Durchgängen durch Planungsobjekte mit photorealistischen Visualisierungen • ReluxSuite wurde weltweit über 400 000-mal installiert, rund 100 000 Anwender haben sich fest registriert

Französisch und Italienisch zur Verfügung. Für die Lichtplanung unter AutoCAD© wird die Software ReluxCAD angeboten. Planern, die mit AutoCAD© arbeiten, steht dieses effiziente und zeitsparenden Planungswerkzeug zur Verfügung. ReluxCAD ist ein PlugIn für AutoCAD©. AutoCAD© kommuniziert mittels bidirektionaler Schnittstelle mit der weltweit bekannten und kostenlosen Lichtplanungssoftware ReluxSuite. ReluxTunnel unterstützt aktuell die Normen und Empfehlungen nach CIE88, CIE140,

SLG201. Leuchten werden wie gewohnt aus der Relux-Produktedatenbank gewählt. Durch die parametergesteuerte Platzierung der Leuchten können Durchfahrts- und Eingangsbeleuchtung innerhalb kürzester Zeit geplant werden. Das zeitraubende Verschieben von Leuchten zur Annäherung der Leuchtdichte an den geforderten Adaptationsverlauf entfällt. Selbst um das Platzieren der notwendigen Messflächen müssen sich die Anwender nicht mehr kümmern. L

Relux Payware für Professionals Neu komplett in die Relux-Welt integriert ist das Programm ReluxVivaldi. Es handelt sich hierbei um eine Simulationssoftware, die in Echtzeit und interaktiv Lichtstimmungskonzepte und zeitliche Verläufe visualisiert sowie den zugehörigen Energieverbrauch berechnet. Ebenfalls neu ist ReluxEnergy CH. Aus dem Produktnamen ist schon erkennbar, dass es sich hierbei um ein Berechnungsund Nachweistool für Beleuchtung gemäss der SIA-Norm 380 /4 handelt. Der Nachweis ist Minergie-anerkannt und hat ab dem 1. Januar 2011 die bisherige Excel-Version ersetzt. ReluxEnergy CH steht in Deutsch,

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Bild 3 ReluxTunnel unterstützt aktuell die Normen und Empfehlungen nach CIE88, CIE140, SLG201.

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Ledotron: Dimmen von LED und Energiesparlampen

Digitaler Dimmstandard Seit Juni 2012 gilt in der Regelung von Leuchtmitteln das digitale Zeitalter. Dabei geht es nicht nur um die Steuerung der Helligkeit, sondern in Zukunft auch um die individuelle Anpassung von Lichtfarben – unter Einsatz dafür geeigneter LED-Lampen. Weitere Ausbaustufen, z. B. Funkschnittstellen, Busanbindungen oder neue Bedienkonzepte, sind damit ebenfalls möglich. Gira, Jung, Merten, Schneider Electric und der Lichthersteller Osram definieren den Dimmstandard Ledotron Mit der Europäischen Ökodesign-Richtlinie werden schrittweise bisher gängige Glühlampen vom Markt genommen. An ihre Stelle treten energiesparende Lampen, die häufig mit integriertem Vorschaltgerät und E27- oder E14-Sockel ausgestattet sind. Doch diese neuen Lampen können Probleme beim Dimmen verursachen, sie zeigen unangenehme Effekte wie Flackern oder einen unsteten Dimmverlauf. Zusätzlich werden dabei oft gesetzliche Vorgaben im Bereich der Stromoberschwingungen und der Funkentstörung verletzt. Unzulässige Gerätekombinationen führen teilweise sogar zu Lampendefekten.

Ambient Light Zudem zeigt sich im Markt ein deutlicher Trend zur Verwendung von sogenanntem «Ambient Light ». Je nach Stimmung, Tätigkeit und Tageszeit wird ein anderes Lichtniveau gewünscht. Digital ansteuerbare und stufenlos digital dimmbare Lampen im Wohnbereich sparen nicht nur viel Energie, sondern schaffen auch die jeweils passende Wohlfühl-Atmosphäre. Die derzeit verfügbaren, analogen Dimmtechnologien sind nach Ansicht der führenden Anbieter (Gira, Jung, Merten, Schneider Electric und der Lichthersteller Osram ) im Markt nicht ausreichend optimierbar, um die neuen Lampen zufriedenstellend und normenkonform dimmen zu können. Die von ihnen neu entwickelte digitale Steuertechnologie unter dem Markennamen Ledotron geht daher einen grundsätzlich neuen Weg.

Vorhandene Dimmer ersetzen Dimmer können zukünftig durch LedotronSteuergeräte ersetzt werden, die digitale Steuerinformationen über die Netzleitung

an die angeschlossenen Ledotron-Lampen senden. Die vorhandenen Leitungen werden unverändert weiterverwendet. Die LedotronLeuchtmittel – vor allem Kompakt-Leuchtstofflampen und LED-Lampen – sind mit ihren integrierten Vorschaltgeräten in der Lage, diese Informationen aufzunehmen und in Funktionen umzusetzen. Die Vorteile von Ledotron sind einleuchtend: • Steuerbare Helligkeit (zukünftig auch Lichtfarbe mit dafür geeigneten Lampen) • Komfortabler und normenkonformer Betrieb • Einfache Installation mit sofortiger Betriebsbereitschaft • Nutzung der vorhandenen Leitungen • Betriebssicherheit auch in Kombination mit, an sich, ungeeigneten Komponenten • Zukunfts- und Ausbaufähigkeit

Gira, Jung, Merten, Schneider Electric und der Lichthersteller OSRAM sehen diese neue Technologie als offenen Industriestandard und bieten allen Herstellern im Markt die Mitarbeit an. Standardisierung und Normung des neuen Verfahrens sind auf den Weg gebracht, eine gemeinsame Kommunikationskampagne wurde bereits gestartet, um das Fachhandwerk mit Ledotron bekanntzumachen. L

Infos Ledotron D-30161 Hannover www.Ledotron.de

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In kurzer Zeit amortisiert

Sonnenschutzsteuerung spart Energie Ein guter Elektroplaner setzt auf ausgereifte, zukunftsorientierte und wirtschaftlich machbare Lösungen. Mit dieser kundenorientierten Philosophie ist Elektroplan Buchs & Grossen AG in Frutigen BE nicht bloss zum Lokalmatador geworden, sondern hat auch das Vertrauen eines bedeutenden Kundenstamms von Basel bis Genf gewonnen. Dass intelligente Gebäudeautomation nicht bloss in der Theorie, sondern auch in der Praxis Energie spart, ist ein wichtiger Aspekt für Jürg Grossen, Mitinhaber des innovativen Planungsbüros Elektroplan Buchs & Grossen AG in Frutigen BE. Die Räumlichkeiten, Teil eines Zweckbaus mit Baujahr 1999, den sich Elektroplan mit einem weiteren Unternehmen teilt, wurden in den letzten Jahren zeitgemäss automatisiert.

Energiesparende Raumautomation

Bild 1 Bürogebäude der Elektroplan Buchs & Grossen AG in Frutigen BE. Die Amortisationszeit der installierten Sonnenschutzsteuerung inklusive Konstantlichtregelung und Integration beträgt nur gerade 5 Jahre.

Die vorhandenen, elektrisch betriebenen Jalousien wurden mit Griesser Aktoren MGX9 und MSX-6 sowie einer Griesser Sonnenschutzzentrale FMX-8I ausgerüstet. Die Beleuchtung wurde mit DALI Vorschaltgeräten ausgestattet, geregelt von Präsenzmeldern mit Konstantlichtregelung. Darüber hinaus besitzt jeder Mitarbeiter die Möglichkeit, an seinem Arbeitsplatz über eine übersichtliche Visualisierung die Jalousien und die Beleuchtung individuell zu steuern. In die Visualisierung integriert wurden auch Systeme wie die Türüberwachung, Videoüberwachung und Zeiterfassung. Auf eine Lüftungs- oder Klimaanlage wurde bewusst verzichtet, dafür wurden Fensterantriebe für natürliche Lüftung eingesetzt. Die Integration wurde durch die im gleichen Haus ansässige Partnerfirma Elektro-

Infos Griesser AG Storen und Rollladen 8355 Aadorf www.griesser.ch – ElektroLink, 3714 Frutigen, www.elektro-link.ch – Elektroplan Buchs & Grosssen AG 3714 Frutigen, www.elektro-plan.ch

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Bild 2 Die gesamte Raumautomation lässt sich von jedem Mitarbeiter PC als auch von mobilen Geräten aus bedienen.

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Link realisiert. Die Kombination der Sonnenschutzsteuerung mit Sonnennachlauf sowie den Präsenzmeldern mit Konstantlichtregelung ist Herzstück der energiesparenden Raumautomation. Sie zeichnet sich durch die folgenden Funktionen aus: • Automatischer Sonnennachlauf mit 4 Positionen. Die Sonnenschutzsteuerung führt die Lamellen abhängig vom Sonnenstand in 4 Positionen nach. Die Lamellen sind damit stets so weit wie möglich geöffnet, dass keine direkte Sonnenstrahlung in den Raum eindringt. Der Fokus liegt auf einer einfachen, für die Mitarbeiter verständlichen Funktion mit möglichst wenigen Fahrbewegungen. • Das System ermöglicht dem Benutzer jederzeit eine individuelle Bedienung des Sonnenschutzes an seinem Arbeitsplatz. Die manuellen Funktionen können aber eingeschränkt werden; z. B. kann der Benutzer die Lamellen zwar schliessen, jedoch nur so weit öffnen, dass keine direkte Sonneneinstrahlung in den Raum eindringt.

Bild 3 Der automatische Sonnenschutz sorgt für Energieeinsparung ebenso wie für Wohlbefinden am Arbeitsplatz. (Fotos Adiutec AG)

Lichtwerkzeuge für energieeffiziente Strassenbeleuchtung

Siteco Streetlight 10 LED Moderne, funktionelle Strassenbeleuchtung mit nachhaltiger LED-Technologie.

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Siteco Schweiz AG Airport Business Center 62 CH-3123 Belp Tel. +41 (0)31 818 28 28 Fax +41 (0)31 818 28 20 eMail: info@siteco.ch Internet: www.siteco.ch

Innovation

Bild 4 80 % bis 90 % Einsparung elektrischer Energie gegenüber Vollicht. •

Durch diese eingeschränkten manuellen Bedienungsmöglichkeiten kann die Aufheizung des Raums während den Sommermonaten verhindert werden. • Während der Heizperiode wird zusätzlich die Belegung der Räumlichkeiten berücksichtigt. Scheint im Winter die Sonne und ist niemand anwesend, wird die volle Einstrahlung zum Heizen der Räumlichkeiten genutzt. Sind Personen anwesend, werden diese vor Blendung geschützt. • Schliessen der Lamellen während der Heizperiode reduziert das Auskühlen der Räume.

ben und ausgewertet. Diese Situation bietet die Grundlage für umfangreiche Vergleiche und Analysen bezüglich Energieeffizienz von integrierten Systemen. Die Resultate können sich sehen lassen: • Durch den automatisierten Sonnenschutz konnte der Durchschnittsverbrauch bei der Heizenergie von 6,6 l/m2/Jahr auf 4,5

l/m2/Jahr gesenkt werden. Ohne weitere Massnahmen an der Fassade konnten nur durch den automatischen Sonnenschutz Minergie Werte (Minergie Standard 2000) erreicht werden. Durch die optimale Nutzung des Tageslichts konnte der Durchschnittsverbrauch der Beleuchtung im Messzeitraum um über 80 % auf 2000 – 3000 kWh/Jahr gesenkt werden. Dieser hohe Wert kommt daher, dass der automatische Sonnenschutz eine hohe Tageslichtnutzung erlaubt, während bei herkömmlichen Bürosituationen die Beleuchtung bei geschlossenen Jalousien über weite Strecken des Tages brennt. • Bei Aussentemperaturen von 33 °C konnte dank Sonnenschutz und Nachtauskühlung durch automatische Fensterantriebe die Temperatur im Büro auf angenehmen 24 °C gehalten werden. Und dies ohne mechanische Lüftung oder gar Klimaanlage. Der Einsatz des automatisierten Sonnenschutzes in Kombination mit der Konstantlichtregelung bietet nicht nur für die Mitarbeiter von Elektroplan Buchs & Grossen AG einen komfortablen Arbeitsplatz, sondern wird vom Unternehmen auch als Referenzanlage verwendet. Kein Wunder ergeben sich daraus Aufträge, beträgt doch die Amortisationszeit der Sonnenschutzsteuerung inklusive Konstantlichtregelung und Integration nur gerade 5 Jahre. Eine lohnende Investition, die sich schnell bezahlt macht. L

Detaillierte Messwerte Und was ist das Resultat nach drei Jahren Betrieb? Jürg Grossen kann hierzu sehr detailliert Auskunft geben. Denn einerseits wird mit dem zweiten, durch eine andere Firma belegten Gebäudeteil das «vorher» gemessen, andererseits werden für den umgebauten Gebäudeteil von Elektroplan Buchs & Grossen AG sehr detaillierte Messwerte erho-

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Bild 5 Eine Investition, die sich schnell auszahlt: Der automatisierte Sonnenschutz ist nach 5 Jahren amortisiert. Im konkreten Fall wurden Minergie Werte erreicht, ohne weitere teure Massnahmen an der Fassade.

Wir sorgen für Licht

Wir beleuchten Strassen, Wege und Plätze, projektieren, beraten, bauen, installieren und warten Beleuchtungsanlagen im öffentlichen Raum, von der Strassen- bis hin zur Sportplatzbeleuchtung. Sankt Galler Stadtwerke Öffentliche Beleuchtung St.Leonhard-Strasse 15 9001 St.Gallen Telefon 071 224 55 16 E-Mail licht@sgsw.ch

HAUS- UND MEDIENSTEUERUNG

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Die zukunftsorientierte Lösung für den Wohnungs- oder Hausbau. Komplette Steuerung von Licht, Storen, Heizung sowie von Multiroom-Audio-, Video-, TV-, Gegensprech- und Sicherheitsanlagen. Der modulare Aufbau ermöglicht Lösungen für jedes Objekt.

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Innovation

Effizient und komfortabel

Modulare LED aussen Die Entwicklung des Lichts im Aussenraum spiegelt die Geschichte der neuzeitlichen Gesellschaft. Künstliche Beleuchtung des öffentlichen Raumes entkoppelte den Rhythmus des Stadtlebens vom Wechsel zwischen Tag und Nacht: Der Mensch begann, die Zeit zu kolonisieren. Heute stehen Metropolen rund um die Welt im Wettstreit um ein wiedererkennbares nächtliches Profil, um prägnante Lichtmarken, eine gestaltete «Lightscape». Zugleich löst sich der Gegensatz von innen und aussen in der Architektur zunehmend auf. Transparente Gebäude verwandeln sich nachts in von innen heraus leuchtende Erscheinungen. Das Lichtkonzept im Innenraum wirkt nach aussen weiter, das Lichtkonzept im Aussenraum soll sich nahtlos anfügen: Die Lichtplanung verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz – unter Berücksichtigung der Bedingungen im Aussenraum wie Belastung durch Witterung und Schmutz.

Sowohl im verdichteten urbanen Raum der Städte als auch im Umfeld privater Bauten wächst der Anspruch an die Präzision der Beleuchtung, an die Energieeffizienz und den Sehkomfort. Dies erfordert eine neue Generation von Lichtinstrumenten: hochpräzise Gestaltungswerkzeuge für Licht im Aussenraum.

LED-Technologie als Problemlöser Gerade in der Aussenbeleuchtung setzt sich die LED als Lichtquelle an breiter Front durch, denn Leuchten mit LED können hier eine Reihe von Vorteilen ausspielen: Insbesondere die Wartungsfreiheit, die dem Pla-

ner neue Spielräume bei der Wahl des Montageorts eröffnet. «Install and forget» heisst das Schlagwort, die aufwendige Schaffung von Wartungszugängen für regelmässigen Lampenwechsel, etwa an einer Fassade oder einem Monument, ist kein Thema mehr. Die Hersteller geben die Lebensdauer ihrer LED-Module mit etwa 50 000 Betriebsstunden an – dabei bedeutet das Ende der Lebensdauer nicht etwa den Totalausfall der LED, sondern vielmehr das Absinken des Lichtstroms auf unter 70 % des Ursprungswertes. Die Wartungsfreiheit ist neben dem geringen Energieverbrauch ein entscheidender Beitrag zur

Bild 1 Powercast-Anwendung: LED-Scheinwerfer und -Fluter bewähren sich in der Praxis, zum Beispiel bei der Beleuchtung der Skulpturen «Waterwerken» des niederländischen Künstlers Ruud Kuijer in Utrecht.

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Bild 2 Powercast: Robust, wirtschaftlich und montagefreundlich, eine universelle Leuchtenfamilie für den Aussenraum. Mit der Spherolitlinsenoptik bieten die Scheinwerfer und Fluter von ERCO 6 unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken: von narrow spot über spot, flood und wide flood bis zu oval flood und wallwash.

Wirtschaftlichkeit von LED-Beleuchtung, betrachtet über den gesamten Lebenszyklus einer Beleuchtungsanlage.

Ein universeller Werkzeugkasten Unter den Anbietern solcher LED-Beleuchtungstechnik differenziert sich der Hersteller ERCO durch sein Konzept des effizienten Sehkomforts: Fünf Faktoren, die sich gegenseitig verstärken und in der Praxis zu grossen Gewinnen bei Lichtqualität, Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit führen sollen. Effiziente Leuchtmittel, also die erwähnten prinzipiellen Vorteile der LED, sind nur einer dieser Faktoren. Ebenso wichtig sind effektive Lichttechnik, intelligente Lichtsteuerung sowie als planerischer Aspekt die qualitative Lichtplanung, mit besonderem Augenmerk auf der vertikalen Beleuchtung. Dieser Denkansatz spiegelt sich in dem ungewöhnlich vielfältigen Angebot von ERCO für die Aussenraumbeleuchtung mit LED wider, das von Scheinwerfern, Flutern und Wandflutern in unterschiedlichen Leistungsstufen über Bodeneinbauleuchten mit diversen Lichtverteilungen bis hin zu Spezialleuchten wie Pollerleuchten oder Fassadenleuchten reicht. Beispiel Powercast LED : Mehr Lichtstrom, mehr Vielfalt; ERCO Powercast ist eine vielseitige Leuchtenfamilie, die beispielsweise für die Anstrahlung von Objekten oder die Flutung von Fassaden eingesetzt werden kann. Das mehrfach pulverbeschichtete Aluminiumgehäuse, das fixierbare Gelenk, der stabile Montagebügel und zwei Kabeleinführungen zur Durchverdrahtung machen Powercast zu einem robusten, rationell zu installierenden Lichtwerkzeug. Auf der Messe Light + Building im April 2012 in Frankfurt präsentierte ERCO eine neue Powercast-Generation: Ihre optimierten LED-Module bieten höhere Lichtströme sowie zusätzliche Leistungsstufen und Abstrahlcharakteristiken mit der exklusiven ERCO-Spherolitlinsentechnik für effizienten Sehkomfort. Neu sind die sehr eng strahlende Charakteristik Narrow spot sowie die flutenden Charakteristiken Oval flood und Wallwash. Mit dieser Vielfalt und mit Lichtströmen von 870 bis 4320 Lumen stellt das Powercast-System für eine grosse Bandbreite von Anwendungen im Aussenraum passende LED-Lichtwerkzeuge bereit.

Infos ERCO Lighting AG, 8037 Zürich, www.erco.com/schweiz

Mehr Lebensqualität mit weniger Energie!

Die LED-Technologie ist dabei, die Beleuchtung zu revolutionieren Unsere grosse Auswahl an Leuchten eröffnet Ihnen und Ihren Kunden neue Einsatzmöglichkeiten!

Wir wissen, was der Elektriker braucht.

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Lichtvolle Schallabsorption

Leuchtende Textilien Mit leuchtenden Textilien können Innenräume sowohl mithilfe von Licht als auch mit Textilien aufgewertet werden. Die Integration ansteuerbarer LEDs von Philips in die Akustikpaneele ist die erste Lösung ihrer Art. Damit haben Architekten, Innenarchitekten und Beleuchtungsspezialisten mehr Freiheit, einen Raum durch Ambiente-Beleuchtung aufzuwerten. lässt sich ein Raum einfach und komplett umgestalten, um Marken und das Geschäftsimage zu betonen.

Akustik und Beleuchtung verknüpft Durch die partnerschaftliche Zusammenarbeit beider Unternehmen werden modernste Technologien und umfassende Kenntnisse in Akustik und Beleuchtung miteinander verknüpft. So können Umgebungen geschaffen werden, die den Bedürfnissen von Menschen gerecht werden, sie motivieren und inspirieren. Dadurch eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten der Umgebungsgestaltung. Philips ist sich nach eigenen Angaben der entscheidenden Bedeutung bewusst, die eine Beleuchtung zur Schaffung einer gewünschten Atmosphäre spielt, und hat bereits eine breite Palette von massgeschneiderten Lichtlösungen entwickelt, die sich an wechselnde Anforderungen einer Umgebung jederzeit anpassen lassen. Auch die Paneele von Kvadrat Soft Cells können an jedes architektonische Design angepasst werden. Die Basis der robusten Soft Cells sind ein patentierter Aluminiumrahmen, der über einen verdeckten Spannmechanismus verfügt, der dafür sorgt, dass die Stoffoberfläche immer perfekt gespannt bleibt. So lassen sich räumliche Umgebungen noch angenehmer gestalten. L

Kvadrat Soft Cells sind patentierte Paneele zur Kontrolle der Schallabsorption. Kombiniert mit LED ergeben sich beliebig farbige Raumbegrenzungsflächen.

Leuchtende Textilien sind eine wirklich flexible Möglichkeit, die richtige Atmosphäre für einen bestimmten Raum zu schaffen, unabhängig von dessen Funktion. Dazu trägt die grosse Palette an Textilien von Kvadrat sowie das umfangreiche Farbspektrum der Philips LED-Lichtlösungen bei. Durch die Textur der Paneele wird einerseits

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der Schall gedämmt, was eine komfortable Arbeitsumgebung schafft. Andererseits lassen sich mit den in die Paneele integrierten LED-Leuchten in Verbindung mit einer digitalen Lichtsteuerung dynamische visuelle Effekte erzeugen, die zum Beispiel in Einzelhandels- oder Gastronomiebetrieben für eine angenehmere Atmosphäre sorgen. So

Autor Hans R. Ris 8413 Neftenbach Nach Unterlagen von Philips AG Lighting, 8027 Zürich, www.philips.ch

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Wenn die Leuchten zu hoch sind

Liftsysteme für Leuchten Shoppingcenter, Kaufhäuser, Sporthallen, Kirchen und viele weitere öffentliche Bereiche haben eines gemeinsam: Die Beleuchtungsanlagen befinden sich grösstenteils in luftiger Höhe und sind somit im Falle einer Wartung schwer zugänglich. stehen. Zudem ist die Wartung an Leuchtkörpern mithilfe eines solchen Systems deutlich weniger zeitintensiv. Durch das automatische Trennen der Stromversorgung der Leuchte sind Unfälle durch Stromschläge ausgeschlossen. Bei einer Hebedistanz von bis zu 20 Metern bewegt ReelTech Beleuchtungseinheiten bis zu 500 Kilogramm. Mit der Fernbedienung kann ausserdem die Steuerung von Einzelleuchten, Beleuchtungsgruppen oder der kompletten Beleuchtung programmiert werden.

von Motor- und Leuchteneinspeisung bieten ein Maximum an Zuverlässigkeit und erlauben die zusätzliche Ansteuerung von Regel- und Schaltaktoren über eine Bus-Leitung. Somit sind die ReelTech Leuchtenlifte auch für moderne Lichtsteuerungen prädestiniert und bieten dem Lichtplaner eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Wartungskosten tief zu halten ohne auf eine komfortable Ansteuerung der Beleuchtungseinheit verzichten zu müssen. L

Multikontakt-Versionen für Lichtsteuerungen und Notlichtversorgungen

Bild 2 Bekommt der Lifter von der Fernbedienung das Absenk-Signal, werden Lifter und Kupplung mechanisch entriegelt und die Leuchte «fährt» am integrierten Seilsystem herunter.

Die jüngste Weiterentwicklung im ReelTech-Leuchtenlift-Sortiment ist die Multikontakt-Serie. Mit dieser Version stehen nun acht Kontakte zwischen Stromversorgung und Leuchtenanschluss zur Verfügung. Die autonom geführten Stromkreise

Infos Demelectric AG 8954 Geroldswil www.demelectric.ch

Hier schafft das neue Liftsystem der ReelTech Abhilfe. Die Firma entwickelt und produziert Liftsysteme, mit denen Leuchten und Lampen jeder Art und Grösse gesenkt und gehoben werden können – nach dem Prinzip eines in der Decke integrierten Fahrstuhls. In Verbindung mit dem dafür konzipierten Zubehörsortiment ist praktisch jede Individual-Lösung möglich, sowie zum Beispiel die Kopplung zweier Lifte, um die Absenkhöhe zu erweitern.

Schnelle und sichere Bedienung ReelTech Leuchtenlifte bringen Beleuchtungskörper mittels Fernbedienung in die gewünschte Arbeitshöhe und sparen damit Kosten, die durch das Anmieten von Hubarbeitsbühnen oder anderen Geräten ent-

Bild 1 Anwendungsbeispiel für eine klassische Leuchte mit Leuchtstofflampen. Der ReelTechLifter wird fest an der Decke, die Leuchte unterhalb der Lifterkupplung installiert. Lifter und Kupplung werden durch einen Kontaktring miteinander verbunden, der den Beleuchtungskörper mit Strom versorgt.

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Licht hilft Demenzkranken

Licht als Taktgeber Demenz ist zwar nicht heilbar, wohl aber durch wirksame Eingriffe von aussen für die Betroffenen leichter zu ertragen. Einen wichtigen Einfluss übt das Tageslicht aus, dem sich ältere Menschen mehr und mehr entziehen und damit ihren Tag-Nacht-Rhythmus empfindlich stören. Die richtige Dosierung durch spezielle künstliche Lichtquellen lässt Demenzkranke wieder ruhiger werden. Im Jahre 2 000 waren etwa ein Viertel unserer Bevölkerung über 65 Jahre alt, 2 040 werden es an die 50 Prozent sein. Bauaufgaben wie Seniorenwohnanlagen, Altenpflegeheime oder Spezialeinrichtungen für Demenzkranke werden sich häufen. Alte Menschen sind extrem verwundbar, besonders wenn sich ihr Geist verwirrt hat. Eine physische Umgebung, die nicht in allen Dimensionen auf ihre Bedürfnisse ausgerichtet ist, wird zum Problem : für die alten Menschen und für diejenigen, die sie pflegen und betreuen. Umgekehrt können das bauliche Milieu und spezielle Lichtlösungen, wie sie TRILUX schon seit Jahren entwickelt, « therapeutisch» wirksam werden.

men und Erkennen sowie die Orientierung erleichtern. Geschehen kann dies durch eine angemessene Licht- und Farbgestaltung sowie durch einfache, überschaubare Grundrisse. Zum anderen ist auch die emotionale Situation von Menschen mit Demenz verändert. Manche Bewohner suchen Kontakt und Nähe und vertrauen sich uns an, als wären wir ein Familienmitglied. Andere zeigen Verhaltensweisen, die uns befremden und herausfordern. Sie können apathisch oder ängstlich sein, zu katastrophalen Reaktionen neigen, am Tag schlafen und nachts hellwach sein, ruhelos herumwandern oder unvermutet aggressiv reagieren.

Orientierung erleichtern

Umgebung therapeutisch gestalten

Verbessert werden kann die Situation von Demenzkranken, indem wir das Wahrneh-

Dafür ist nicht immer die Erkrankung verantwortlich, sondern oft auch eine belas-

Bild 2 Ein heller Bodenbelag in den Fluren nimmt den Bewohnern Ängste und wirkt bewegungsfördernd. tende, nicht bedürfnisgerecht gestaltete Umgebung. Ist diese jedoch therapeutisch gestaltet, vermeidet sie Umweltstress. Wichtig ist deshalb, eine Umgebung zu bieten, die sich die Betroffenen « aneignen» können – selbst wenn dies – für den ambitionierten Architekten schwer erträglich – durch Spitzendeckchen, Hirschgeweihe oder Stehleuchten mit Kordeln geschieht. Will man bei der Lichtgestaltung auf alle drei Anforderungsbereiche – Kompensation von Einschränkungen, therapeutische Beeinflussung von Befinden und Verhalten sowie Alltagsnähe – eingehen, kann es nicht nur um die Auswahl der richtigen Leuchten gehen.

Schatten irritieren

Bild 1 In einer Wohnküche sorgen Farbakzente an den Wänden sowie farbige Beleuchtung für ein aktivierendes Umfeld.

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Eine ungleichmässige Beleuchtung lässt Schatten entstehen, die für einen Menschen mit Demenz irritierend sein können. Um dieselbe Sehleistung zu erbringen, benötigt ein 60-Jähriger eine dreimal höhere, ein

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80-Jähriger eine fünfmal höhere Beleuchtungsstärke im Vergleich zu einem 20-Jährigen. Schlechtes Licht in Pflegeheimen steht für Kompetenzverlust und ein höheres Sturzrisiko. Empfohlen werden deshalb etwa 500 Lux in Augenhöhe, für diffizile Sehaufgaben auch mehr. Am besten kann gutes Sehen durch eine schattenarme, vorwiegend indirekte Beleuchtung unterstützt werden, die Blendung und Spiegelungen am Boden vermeidet.

Licht hat biologische Wirkung

Bild 3 Für Demenzkranke ist es wichtig, sehen zu können, wohin sie gehen. Deshalb wird der gesamte Aussenbereich in der Dunkelheit beleuchtet. (Foto: TRILUX)

Licht ist nicht nur für gutes Sehen wichtig, sondern hat auch biologische Wirkungen. Unsere innere Uhr braucht Tageslicht als Taktgeber für die Melatoninproduktion und -unterdrückung, damit der Tag-NachtRhythmus nicht aus dem Gleichgewicht gerät. Beim Bau oder Umbau von Pflegeeinrichtungen sollten deshalb alle Möglich-

keiten ausgeschöpft werden, um den Bewohnern eine ausreichende Dosis Tageslicht oder Kunstlicht mit tageslichtähnlicher Wirkung zukommen zu lassen. Ein leicht erreichbarer Freibereich, ein Wintergarten oder eine das Tageslicht optimierende Gestaltung der Fassade und insbesondere auch der Flure erhöhen zwar die Investitionskosten, belasten aber nicht den laufenden Betrieb durch hohe Energiekosten. Alternativ lohnt sich die Investition in circadian wirksames Kunstlicht, wie es TRILUX beispielsweise verstärkt anbietet. L

Infos TRILUX AG 8957 Spreitenbach www.trilux.ch www.sozialesplanen.de

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RS PRO LED S2

Intelligentes Licht in neuem Format Konzipiert für den Innenbereich entspricht die LED-Sensor-Leuchtenfamilie RS PRO von STEINEL PROFESSIONAL bestens für anspruchsvolle Anwendungen. Es verbindet modernste HF-Sensortechnik mit LED-Technologie für höchste Effizienz und Energieeinsparung. Die extrem kurze Ansprechzeit ermöglicht ein hocheffektives Lichtmanagement. montiert werden. Als Abdeckung stehen drei verschiedene Ausführungen – schlagfestes Polycarbonat, Acrylglas ( PMMA ) oder Glas – zur Auswahl.

regelt die Leistung bei Bedarf unmerklich. So geschützt ergibt sich bei einer Nutzungsdauer von zirka 4,5 Stunden pro Tag eine durchschnittliche Lebensdauer des STEINEL LEDLichtsystems von etwa 30 Jahren.

Leuchte mit Lichtsensor

Bild 1 Die LED-Sensor-Leuchtenfamilie RS PRO von STEINEL PROFESSIONAL

Funkkommunikation Die bereits in die Leuchte integrierte 868 MHz Funkkommunikation ermöglicht eine Vernetzung mehrerer Leuchten zu einer Gruppe. Jede Leuchte ist bei dieser Master-Schaltung gleichberechtigt. Alle so miteinander verbundenen Leuchten arbeiten und agieren praktisch wie eine grosse Gesamtleuchte. L

Temperaturschutz In das moderne und flache Design der beiden Leuchten des RS PRO Systems wurden Kühlrippen integriert. Die an der Rückseite der LEDs entstehende Wärme wird hierüber direkt abgeleitet. Die Temperatur der LEDs wird dabei ständig elektronisch überwacht. Das System

Infos Puag AG, 5620 Bremgarten www.puag.ch

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Die neu RS PRO LED S2 ist mit einem 22 Watt LED-Lichtsystem bestückt, mit einem Lichtstrom von 2000 Lumen ohne Haube. Als grosse Schwester ist sie ebenso wie die RS PROD LED S1 mit einem 5,8 GHz Hochfrequenzsensor ausgestattet, der temperaturunabhängig auf kleinste Bewegungen reagiert und somit die Raumnutzung durch Personen zuverlässig erkennt. Die RS PRO LED S2 wurde speziell für den Einsatz in gewerblichen Objekten entwickelt und kann wahlweise als Wand- oder Deckenleuchte

Die Decken- und Wandleuchte hat einen Erfassungswinkel von 360 Grad bei einem Öffnungswinkel von 160 Grad. Ihre Reichweite in einem Durchmesser von bis zu 8 Metern kann stufenlos eingestellt werden. Die Ansprechschwelle kann stufenlos von 2 Lux bis 2000 Lux eingestellt werden. Die Nachlaufzeit kann für beide Leuchten individuell zwischen 5 Sekunden und 15 Minuten festgelegt werden. Drei verschiedene Programmeinstellungen stehen für diese Funktion zur Verfügung. Ein Lichtsensor überwacht dauerhaft die Raumlichtsituation.

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Kunststoff Verband Schweiz

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Veranstaltungen und Personen Fachtagung der Schweizerischen Agentur für Energieeffizienz (S. A. F. E.) Keine andere Stromanwendung leistet eine so unmittelbare und effektive Sparwirkung wie LED. Rund 20 % des schweizerischen Stromsparpotenzials kann durch Anwendung der LED-Lichttechnik unmittelbar umgesetzt werden. Die S. A. F. E.-Fachtagung steht unter dem Patronat von EnergieSchweiz und richtet sich an Fachleute, Architekten, Innenarchitekten, Gebäudetechnikplaner, Elektroinstallateure, Be-

leuchtungsberater, Liegenschaftsverwaltungen, Behörden und Energieberater. • 20. September 2012, 9.30 – 17.15 Uhr in Zürich • Programm und Anmeldung: www.energieeffizienz.ch

LED professional Symposium + Expo 2012 Das LED professional Symposium + Expo wird von Luger Research e. U. (www.lugerresearch.com) organisiert. Die Firma veröffentlicht auch das LED professional Review (www.ledprofessional.com), ein international hochan-

SLG mit neuem Geschäftsführer Albert Studerus, Dipl. Ing. FH und Wirtschaftsingenieur STV, ist neuer Geschäftsführer der SLG Schweizer Licht Gesellschaft und nimmt seine neue Funktion per 1. Oktober 2012 auf. Studerus ist derzeit Senior Vice President bei OSRAM AG München, verantwortlich für den Vertrieb für die Europäischen OEM-Kunden. Ausserdem ist er Verwaltungsrat der Siteco Schweiz AG sowie Verwaltungsratspräsident der OSRAM AG Winterthur. Albert Studerus ist 57 und bringt umfassende Kenntnisse und reiche Erfahrung in sämtlichen Belangen der Lichttechnik und Lichtgestaltung mit. Mit seiner Wahl als Geschäftsführer hat Albert Studerus, bisher Vorstandsmitglied der SLG, seinen Rücktritt aus dem strategischen Führungsorgan erklärt.

gesehenes Fachmagazin mit dem Schwerpunkt LED-Technologie und -Forschung. Das Symposium umfasst LED/OLED-Technologien für Leuchten, Lampen und Module mit Schwerpunkt auf neuen Systemlösungen und neuen Komponenten • 25.– 27. September 2012 in Bregenz (A), Festspielhaus Bregenz • Programm und Anmeldung: www.led-professional-symposium.com

Kurse der SLG Schweizer Licht Gesellschaft Relux Pro Access + Pro Interior 1 • ReluxPro Access: Mittwoch, 29. August 2012 in Zürich • ReluxPro Interior 1: Donnerstag, 30. August 2012 in Zürich

Planificateur Eclairagiste SLG 1» • 3 Module, Beginn 31. August 2012 in Morges

Lichtplaner SLG 2 (Herbst 2012/13) • 3 Module, Beginn 9. November 2012 in Winterthur

Lichtplaner SLG 1 • 3 Module, Beginn 1. Februar 2013 in Winterthur Infos und Anmeldung: www.slg.ch

Inserenten/Firmen

Inserentenverzeichnis ET Licht 8 – 12 Almat AG

Im Text erwähnte Firmen und Autoren 2. US

Arocom AG

Demelectric AG

Elbro AG

Elektro-Material AG ERCO Lighting AG Esylux Swiss AG Firalux Design AG Fischer Otto AG

5 19 39 7 3. US

Flextron AG

Hauri Max AG

HS Technics AG HUCO AG

54 43

Kunststoff Verband Schweiz

Mellert

Osram AG

Philips AG

Puag AG

Regent Beleuchtungskörper AG

Relux Informatik AG

Sankt Galler Stadtwerke

Schréder Swiss SA

15, 37

Siteco Schweiz AG

Theben HTS AG Tic Beleuchtungen AG

2 23

TRILUX GmbH & Co. KG

Tulux AG

BDK Luminaires, www.bdk-luminaires.ch Bodrogi Peter

24 4

Christen Markus

Cree, www.cree.com

Demelectric AG, www.demelectric.ch

Deutsche Telekom, www.telekom.de

Di Maio Elio

Diezi Gabriel

Dreyfus Thierry

Electrosuisse, www.electrosuisse.ch

ElektroLink, www.elektro-link.ch

Elektron AG, www.elektron.ch

Elektroplan Buchs & Grosssen AG, www.elektro-plan.ch

Erco Lighting AG, www.erco.com

Griesser AG, www.griesser.ch

Hess AG, www.hess.eu

Imfeld Jörg

Kanh Tran Quoc

Kelling Udo

Kloss Albert

LED Professional, www.led-professional.com

Ledotron, www.ledotron.de

LED-Schmertzherapie, www.led-schimerztherapie.de

Licht+Raum AG, www.lichtraum.ch

Lichtformat EKS AG, www.lichtformat.ch

Lichtplan gmbh, www.lichtplangmbh.ch

Mellert Ilka

Neymayer Rupert

Osram AG, www.osram.ch

20, 48, 58

Philips AG Lighting, www.philips.ch

26, 48, 70

Puag AG, www.puag.ch

Recom electronic GmbH, www.recom-lighting.com

Redaktionsbüro Stutensee, www.rbsonline.de

Regent AG, www.regent.ch

Reiff Ellen Christine

Relux Informatik AG, www.relux.biz

Ris Hans Rudolf

3, 20, 26, 48, 70, 75

S.A.F.E www.energieeffizienz.ch

Sandner Ursula

Schierz Christoph

Schneider Thomas

Schweizer Lichtgesellschaft SLG, www.slg.ch

Siteco AG, www.siteco

20 24

WAGO CONTACT SA

Spracharchitektur, www.spracharchitektur.ch

Winterhalter + Fenner AG

Studerus Albert

Theben HTS AG, www.theben-hts.ch

Tridonic GmbH & Co. KG, www.tridonic.com

Trilux AG, www.trilux.ch

Zumtobel Licht AG

Titelseite M. Züblin AG

4. US

TU Darmstadt, www.lichttechnik.tu-darmstadt.de

TU Ilmenau, www.tu-ilmenau.de

Utt Achim

VDI, www.vdi.de

Vinh Trinh Quang Vogt Christian, www.lichtgestaltung.eu Beilagen Trigress Security AG Osram AG

ET Licht | Inserenten/Firmen

4 55

Volpi AG, www.volpi.ch

Winterthur Stadtwerke, www.stadtwerk.winterthur.ch

Zhaga, www.zhagastandard.org

Zumtobel Licht AG, www.zumtobel.ch

Umschlag

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