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LED-Beleuchtung von Innenräumen
Werner Winkler HTL Wien 10
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Technischer und ästhetischer Zugang:
?
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Technischer und ästhetischer Zugang:
Energiesparlampen sind wohl nicht die Zukunft
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Ist die LED die Zukunft? Einschätzung der Firma Trilux
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Entwicklungspotential verschiedener Leuchtmittel
Aus der Sicht der Firma Osram:
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Die Glühbirne ?
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Die Halogenlampe?
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Die Leuchtstoffröhre?
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Weiße LEDs ? Eine Leuchtdiode kann selbst kein weißes Licht erzeugen
Aber es gibt LEDs von IR bis UV Erzeugung von weißem Licht durch Farbmischung Aber wie ist Weiß definiert?
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Weiß vom Plankschen Strahler
Sonnenlicht wird als weiß empfunden Das Spektrum ist durch die Temperatur definiert (ca K) Kältere thermische Quellen erzeugen gelb-rötliches Licht (Glühbirne 2700 K) Heißere Quellen (Sterne) erzeugen bläulicheres Licht
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Beispiele verschiedener Farbtemperaturen
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CIE Farbschema F=r R+ g G+ b B Primärvalenzen
CIE-Farbe Kürzel Wellenlänge Spektral-Rot R 700,0 nm Spektral-Grün G 546,1 nm Spektral-Blau B 435,8 nm F=r R+ g G+ b B Vektorielle Addition im Farbraum mit den Vektoren R G B -> Umrechnung in ein XYZ-System, wobei Y die Leuchtdichte ist, X und Z bestimmen die Farbart -> mit x,y dargestellt Ergibt das Yxy - Schema
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Normfarbtafel nach CIE
Alle wahrnehmbaren Farben liegen innerhalb der „Schuhsohle“ Die reintönigen Farben liegen am Rand, die Mitte ist „unbunt“
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„Farbige Schuhsohle“ Derzeit immer noch üblich
Nachteil: die geometrischen Abstände entsprechen nicht den wahrgenommenen Farbabweichungen
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Der Color Rendering Index CRI
Problem: Als weiß empfundenes Licht unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung als Beleuchtung führt zu unterschiedlicher Farbwahrnehmung von Objekten (passive Farben). CIE hat 14 Referenzfarben (R1 bis R14) definiert, häufig angegeben: CRI-Wert von 100: gleiche Farbwiedergabe wie Referenzlichtquelle
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Augenempfindlichkeit
Verschiedene Farben werden unterschiedlich stark wahrgenommen Rot: bei Tageslicht mit Farbwahrnehmung Blau: Nachtsehen (s/w) Maximale Empfindlichkeit wandert um 50 nm Richtung Blau
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Effizienz unterschiedlicher Farben
Die Lichtstärke und der Lichtstrom ist für die maximale Augenempfindlichkeit definiert (555 nm). Andere Farben(LED) schneiden daher schlecht ab.
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Beispiele zur Effizienz
Theoretische Maximalwerte
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Fotometrische Größe: cd
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Fotometrische Größe: lm
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Fotometrische Größe: lx
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Fotometrische Größe: cd/m²
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Fotometrische Größen - Tabelle
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Weißes Licht mit RGB-LEDs
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Weiß durch RGB+Amber
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Farbkonvertierung mit Phosphor
Ein Teil der blauen Strahlung wird mit Phosphor in andere Spektralanteile konvertiert
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Konvertierungsstoffe
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Warmweiße LEDs
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Pi-LED von Lumitech
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Aufbau von LED-Beleuchtungskörper
LED Chip Für Innenräume unbedingt warmweiße LEDs Kühlkörper Auch als Reflektor einsetzbar Vorschaltgerät (Stromquelle) Optik (Lichtleiter, Streuscheibe…)
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LED (Citizen)
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Spektrum warmweiße LED (Citizen)
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Lichtverteilung Ohne Optik: Lambert-Strahler
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Sicherheitsaspekt Zuordnung von Risikogruppen
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Aspekte der Kühlung Geringe Temperaturdifferenzen
LED max 85°, Umgebung bis zu 35° Trotz geringer Leistung große Kühlflächen notwendig Abstrahlung im tiefen Infrarot
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Emission von Oberflächen
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LED-Lebensdauer Lebensdauer 30k -50k Stunden:
Abfall des Lichtstromes auf 70% Chip-Temperatur unter 85°C Totalausfall sehr selten Fixmontage besser als Retrofit
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LED - Modul
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Modul Beispiele
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LED –Module für Leuchtenhersteller
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Beispiel Außenleuchten
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Anforderungen an LED-Treiber
Elektrische Sicherheit EMV Lebensdauer (Elko!) Stromoberwellen EN
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Problem EN 61000-2-3 Für Lampen >25 W gilt Kat C
Oberwellenströme werden relativ bewertet 3. Harmonische besonders kritisch Für Lampen <25W gilt Kat D Absolutwerte sind relativ leicht einzuhalten
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Gleichrichter-Kondensator Netzteil:
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Vally-Fill Methode
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