Faktoren, die bei der Innenraumbeleuchtungsplanung berücksichtigt werden müssen

Allgemeine Innenbeleuchtung in Vergangenheit und Gegenwart

Wir kennen die elektrische Beleuchtung aus den frühen Tagen, als Klassenzimmer, Büros und andere allgemeine Arbeitsbereiche mit prismatischen oder durchscheinenden Globen beleuchtet wurden. Diese waren an der Decke angebracht und beinhalteten Glühlampen so, dass diese Einheiten Lumen sowohl direkt als auch indirekt zur Arbeitsebene abgaben. Dies geschah durch Reflexionen von den Raumoberflächen. Wiederum wurden Glas-Globen weit verbreitet verwendet, um eine hohe Leuchtdichte zu erzielen. Dadurch verursachte dieses Beleuchtungsschema beträchtlichen Glanz in den Augen der Arbeiter.

• In den 1930er Jahren erschien vollständig indirekte Glühbirnenbeleuchtung, die mit Pan-förmigen oder konzentrischen Ringleuchten ausgestattet war. Es gab sogar eine halb versilberte Lampe, die aufrecht in einem Loch in der Mitte des Geräts montiert war. In diesem System wurden die Lampenlumen zur Decke umgelenkt. Die Decke wurde somit im Wesentlichen zur Lichtquelle. Es stimmte, dass diese indirekten Einheiten hochwertige, glanzfreie Beleuchtung erzeugten. Aber dieses Beleuchtungsschema war grundsätzlich sehr ineffizient. In diesem indirekten Beleuchtungsschema reisten keine Lumen direkt zur Arbeitsebene. Zudem waren viele Lampen in einem bestimmten Raum erforderlich, um ausreichende Arbeitsebenenbeleuchtung zu gewährleisten. Daher wurde viel Wärme (Infrarot) erzeugt, was oft zu thermisch unangenehmen Bedingungen führte.

• Ende der 1930er Jahre initiierte die Einführung von Leuchtstofflampen einen Wandel in der Innenbeleuchtung. Diese Lampen hatten viel niedrigere Leuchtdichten als die Glühlampen. Es war daher nicht mehr notwendig, alle Lampenlumen zur Decke zu leiten, um sie nach unten umzulenken. Mit geeigneter Anordnung von Schürzen und Linsen konnten die meisten Lumen direkt nach unten geleitet werden. Natürlich hatte die Leuchtstofflampe etwa fünfmal die Effizienz der Glühlampe. Folglich konnte 70 Fuß-Kandela Leuchtstoffbeleuchtung effizienter bereitgestellt werden als 30 Fuß-Kandela Glühbirnenbeleuchtung.

• Die Einführung von Metallhalid- und Hochdruck-Natriumlampen verursachte Ende der 1960er Jahre einige zusätzliche Veränderungen in der Innenbeleuchtung. Sie milderten die Energiekrise Anfang der 1970er Jahre. Diese Lampen sind konzentriert und haben eine hohe Leuchtdichte wie Glühlampen. Sie hatten eine Effizienz, die sieben- oder mehrfach so groß war. Somit wurde es wirtschaftlich wieder möglich, Innenräume mit diesen Lampen vollständig indirekt zu beleuchten. Als Ergebnis war eine Reduzierung des Energieverbrauchs einigermaßen möglich. Bei dieser indirekten Beleuchtung mit diesen Lampen wurden die Beleuchtungsstärken gesenkt. Dieses Beleuchtungssystem, trotz der Bereitstellung einer relativ gleichmäßigen Beleuchtung über den gesamten Arbeitsbereich, war zusätzliche Beleuchtung an den Aufgabenorten erforderlich.

• Es ist also zu beachten, dass Glühbirnenbeleuchtung für die allgemeine Beleuchtung von Innenräumen nicht empfohlen wird, wo die Leuchtstoffbeleuchtung weiterhin die Glühbirnenbeleuchtung dominiert. Darüber hinaus ist in der Innenbeleuchtung, insbesondere die 4-Fuß-Kandela, 40-W-Rapid-Start-Lampe, die am häufigsten verwendete Leuchtstofflampe. Metallhalidlampen erscheinen jedes Jahr zunehmend in der indirekten Beleuchtung, sowohl in Leuchten, die von der Decke hängen, als auch in Einheiten, die in Büro Möbel eingebaut sind. Die beliebteste Lampe für diese Zwecke ist die 400-W-Phosphor-beschichtete Metallhalidlampe. Hochdruck-Natriumlampen in sorgfältig gestalteten Leuchten finden zunehmend Akzeptanz in der Innenbeleuchtung, werden jedoch im Allgemeinen nur für Räume mit hoher Decke und wo eine gute Farbwiedergabe nicht wichtig ist, wie z.B. Sporthallen, empfohlen.

Lampen für Innenbeleuchtung

Der Innenbeleuchtungsplaner wählt normalerweise die Lampen aus den folgenden Lampentypen:

• Glühlampe

• Leuchtstofflampe

• Metallhalidlampe

• Hochdruck-Natrium

Jeder der oben genannten Typen hat seine eigenen spezifischen Stärken und Schwächen. Die Faktoren, die der Designer bei der Wahl einer Lampe berücksichtigen sollte, sind:

1. Berücksichtigung der lichttechnischen Effizienz. Lichttechnische Effizienz ist das Verhältnis der Leistungsausgabe der Lampe zum eingesetzten elektrischen Leistung (in Watt) der Lampe. Die erforderliche Beleuchtungsstärke muss von der Lampe in Verbindung mit der Beleuchtung wirtschaftlich bereitgestellt werden.

2. Die Lebensdauer der Lampe muss von den Designern berücksichtigt werden. Sie sollten darüber nachdenken, welche Schwierigkeiten beim Austausch ausgebrannter Lampen bestehen könnten und ob ein Gruppenaustausch der Lampen wirtschaftlicher ist oder nicht.

3. Die Lumenhaltbarkeit der Lampe ist ein wichtiger Faktor. Es kann die Frage auftreten, ob es wichtig ist, eine bestimmte Mindestbeleuchtungsstärke jederzeit zu haben.

4. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Farbe, der optische Faktor. Obwohl alle aufgeführten Lampen „weißes“ Licht produzieren, unterscheiden sich ihre CCT und CRI. Die Designer sollten die Bedeutung der Farben der Sichtaufgabe und ihrer Umgebung, um sie treu wiederzugeben, berücksichtigen.

5. Erforderliche Hilfsgeräte zusammen mit den Lampen stellen eine große Frage dar. Wie wir gesehen haben, benötigen alle Gasentladungslichtquellen Ballast, während Glühlampen dies nicht tun. Die verwendeten Ballastarten können die Lampenausgabe, die Haltbarkeit, den Startzuverlässigkeit, die Systemeffizienz und den Komfort der Nutzer beeinflussen.

6. Designer sollten darüber nachdenken, ob andere Nebenfaktoren in der speziellen Umgebung vorhanden sind, ob Temperatur ein Problem ist und ob der Bereich frei von Stroboskopeffekten sein muss, ob elektromagnetische Störungen die Aktivitäten im Raum stören, ob Dämpfe vorhanden sind, die Korrosion oder eine explosionsfähige Atmosphäre verursachen könnten usw.

Betrachtung der lichttechnischen Effizienz

Der Vergleich der ersten drei Faktoren für die vier gängigen Lampentypen ist in der obigen Tabelle dargestellt. Lassen Sie uns zunächst die Lampeneffizienz diskutieren. Für Glühlampen liegt die Effizienz zwischen 12 lm/W für die 40-W-Standardlampe und 22 lm/W für die 500-W-Standardlampe. Bei Glühlampen, deren Design unverändert bleibt, steigt die Lampeneffizienz mit der Leistung der Lampe. Das liegt hauptsächlich daran, dass die dickeren Glühfäden der höherleistungsfähigen Lampen bei gleicher Haltbarkeit bei höheren Temperaturen betrieben werden können. PAR- (Parabolischer Alufolie-Reflektor-) und R- (Reflektor-) Lampen haben im Allgemeinen eine niedrigere Effizienz als die Standardlampen gleicher Leistung. Das liegt daran, dass PAR- und R-Lampen für längere Haltbarkeiten ausgelegt sind.
Leuchtstofflampen bieten weitaus höhere Effizienzen als Glühlampen, trotz Verlusten durch den Ballast. Zum Beispiel gibt die 40-W-Standard-Cool-White-Leuchtstofflampe anfangs 3150 Lumen ab und ihr Ballast verbraucht 12 W. Somit liegen die Effizienzen anfangs bei 3150/40 = 79 Lumen/Watt und einschließlich der Ballastverluste bei 52 W und damit 3150/52 = 61 Lumen/Watt insgesamt. Diese Gesamteffizienzbewertung wird auf dem Markt für die letztere Zahl verwendet. Im Beleuchtungsdesignschemata werden Leuchtstofflampen in Paaren mit einem einzigen Ballast betrieben, um die Gesamteffizienz zu verbessern. Zum Beispiel verbrauchen jede der beiden Leuchtstofflampen 40 W und ihr gemeinsamer Ballast verbraucht 12 W, was eine anfängliche Effizienz von 68 Lumen/Watt insgesamt ergibt. Im Fall von Vorwärm-Leuchtstofflampen sind die Lampeneffizienzen sehr gering. In dieser modernen Zeit sind die Ballasten der Leuchtstofflampen so konzipiert, dass sie als energieeffiziente Lampen mit der höchsten lichttechnischen Effizienz gelten.
Metallhalidlampen haben höhere Effizienzen als Quecksilberlampen. Das liegt an der Zugabe von Halidsalzen in die Metallhalidlampen. Zum Beispiel gibt die 400-W-Metallhalidlampe anfangs 34000 Lumen ab und ihr Ballast verbraucht 460 W. Dies ergibt eine anfängliche Gesamteffizienz von 745 Lumen/W. Die kleineren Leistungsklassen ergeben niedrigere Effizienzen.
Im Fall der Hochdruck-Natriumlampe bieten sie eine hohe Effizienz. Allerdings ist die Niedrigdruck-Natriumlampe, die eine höhere Effizienz hat, für die Innenbeleuchtung aufgrund ihrer schlechten Farbwiedergabeeigenschaften nicht geeignet. Zum Beispiel gibt die 400-W-Natriumlampe anfangs 50000 Lumen ab und ihr Ballast verbraucht 75 W. Der gesamte Aufbau verbraucht 475 W. Ihre anfängliche lichttechnische Effizienz beträgt 105 Lumen/W. Nach Zusammensetzung gibt die 100-W-Natriumlampe 9500 Lumen ab, verbraucht 135 W und hat eine anfängliche Effizienz von 70 Lumen/W.

Betrachtung der Lebensdauer der Lampen

Die zweite Spalte der obigen Tabelle zeigt die Lebensdauer der Lampen in Stunden. Wir gehen immer davon aus, dass die Lampen bei ihrer Nennspannung und Normaltemperatur betrieben werden. Die Lebensdauer der Lampen hängt von den Lampentypen ab. Die Lebensdauer der Standard-Glühlampen beträgt 750 oder 1000 Stunden. PAR- und R-Lampen sind mit 2000 Stunden bewertet. Für Leuchtstofflampen basieren ihre Lebensdauern auf 3 Brennstunden pro Start, während Vorwärm-Leuchtstofflampen Lebensdauern am unteren Ende des Bereichs, nämlich 7500 oder 9000 Stunden, haben. Instant-Start-Lampen sind für 12000 Stunden haltbar. Rapid-Start-Lampen halten 18000 oder 20000 Stunden.
Die Lebensdauer von Metallhalidlampen hängt von der Anzahl der Brennstunden pro Start ab. Ihre Lebensdauern sind für 10 Stunden pro Start. Zum Beispiel hat die 400-W-Metallhalidlampe die längste Lebensdauer, nämlich 20000 Stunden. Die 1500-W-Lampe hat die kürzeste Lebensdauer, nämlich 3000 Stunden. Alle Hochdruck-Natriumlampen haben eine Lebensdauer von 24000 Stunden, wenn sie mit speziell entwickelten Ballasten verwendet werden. Hochdruck-Natriumlampen werden anstelle von Quecksilberlampen wegen ihres geringeren Leistungsbedarfs und ihrer höheren Lebensdauer verwendet. Quecksilberlampen haben eine Lebensdauer von 12000 Stunden.

Betrachtung der Lumenabschwächung in Prozent

Die Prozentsatz-Lumenabschwächung der Lampen ist in der Tabelle dargestellt.
Bei Standard-Glühlampen nimmt die Lumenausgabe um 10 bis 22% während der Lebensdauer ab.
Bei Leuchtstofflampen wird der 100-Stunden-Lumenwert als anfängliche Lumen bezeichnet und die Lumenabschwächung wird von diesem Punkt an berechnet und basiert auf 3 Stunden pro Start.
Der mittlere Lumenfaktor ist der Prozentsatz der anfänglichen Lumen, die zu 40% der Nennlebensdauer erwartet werden. Der Lumen-Abschwächungsfaktor der Lampe ist der Prozentsatz der anfänglichen Lumen, die zu 70% der Nennlebensdauer erwartet werden.
Zum Beispiel gibt die 40-W-Standard-Cool-White-Leuchtstofflampe 3150 anfängliche Lumen bei 100 Stunden und 2650 lm bei 70% der Nennlebensdauer (14000 Stunden) ab. Somit beträgt ihr Lumenabschwächungsfaktor 0,84 oder 16% Abschwächung der Lumenausgabe.
Hochintensive Entladungslampen haben ihre anfänglichen Lumenbewertungen bei 100 Stunden. Die Lumenabschwächung für diese Lampen wird in Form von mittleren Lumen angegeben, was die Lumenausgabe ist, die zu etwa 70% der Nennlebensdauer erwartet wird. Metallhalidlampen zeigen eine größere Lumenabschwächung als Hochdruck-Natriumlampen.