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Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 91 4. Licht, Beleuchtung,

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2 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Licht, Beleuchtung, Sehen Faktoren der Arbeitsumwelt wirken leistungsfördernd bzw. leistungshemmend Belastungen = Stressoren Beanspruchungen Aktivationsniveau Stressoren Arbeitsumwelt Schall LichtKlimaLuftverun-reinigungen

3 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 92 Innere Uhr im Hypothalamus = Hormonzentrum, Nervenzentrum in Form SCN-Zell- haufen =SupraChiasmatische Kerne (Funktion unerforscht) plaziert; innere Uhr arbeitet im 25 h Takt; Hell-Dunkel-Wechsel zwischen Tag und Nacht synchronisiert mit 24 h Rhythmus der Erde; Taktgeber = Sonne Lichtreize gelangen über Sehnerv zum SCN, über Rückenmark,Stimulation Zirbeldrüse, Hormone werden frei ( bei Blinden keine Synchronisation zwischen innerer Uhr und Außenwelt,ständige Schwebe zwischen Schlafen und Wachen Kleinhirn Zirbeldrüse SCN Hypothalamus Sehnerv Schon in der Schöpfungsgeschichte wird Licht zentrale Rolle eingräumt „ Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde, Und die Erde war wüst und leer Und Gott sprach es werde Licht und es ward Licht Und Gott sah, daß das Licht gut war Da schied Gott das Licht von der Finsternis Moses 1/ 1-4 „ego sum lux mundi

4 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 93 Konsequenzen der Taktierung der Tagesrhythmik durch die innere Uhr Schlafbedürfnis extrem hoch; Körpertemperatur mit 36,6 0 C erreicht Tiefstand, Blutdruck am niedrigsten, Leistungs- fähigkeit „gleich Null“ meiste tödliche Verkehrsunfälle im Straßenverkehr Risiko für Asthmaanfälle (80 %) Puls und Körpertemperatur steigen an Massive Ausschüttung von Sexualhormonen Optimale Liebesstunde 8 00

5 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Aktivitäten steigen weiter an; Herz-Kreislaufmedikamente wirken optimal; Denk- und Sprachfähigkeit sind besonders ausgeprägt Optimal für Prüfungsvorbereitung und Problemlösungen zweites großes Tagestief Fieberkranke fühlen sich besonders matt mit Körpertemperatur geht auch „Stimmung in den Keller“ Mittagsschläfchen genauso wichtig wie Nachtschlaf geringstes Schmerzempfinden (massive Ausschüttung von Glückshormonen) Beste Zeit für Zahnarzttermin Topathleten brechen Rekorde Muskeln optimale Leistung Leber vernichtet Alkohol am effektivsten Körpertemperatur sinkt,Entspannungsphase,Rheumamittel einnehmen

6 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 95 Jede Lebensform entsprechend der inneren Uhr hat einen spezifischen circardianen Lebensrhythmus Löwe schläft 20 h / Tag Giraffe schläft 20 Min./ Tag Nicht Sonne und Jahreszeiten beherrschen den jahrmillionen geprägten Biorhythmus des Menschen sondern Kunstlicht und künstliche Klimatisierung aber Ohne Kunstlicht hätte der Mensch nicht den derzeitigen Stand der Zivilisation erreicht - derzeit wandelt sich die Gesellschaft in eine 24 h Gesellschaft Im Zeitalter der Informationstechnologie hat nächtlicher Schlaf ausgedient Apple Computer-Chef : Versuch Etappenschlaf von 2 h deutsche Industrie denkt über 144 Stunden Woche nach Maschinenlaufzeit Belgien h/Woche; EG-Durchschnitt 68h/Woche Jeder 5. Erwerbstätige muß sich in Deutschland mit Nachtarbeit „plagen“ Konflikt zwischen Bedürfnissen der Gesellschaft und Bedürfnissen des ständig überforderten Körpers nehmen zu Jeder 4. Deutsche leidet unter Schlafproblemen= Epidemie aller Industrienationen Störung des gesamten Immunsystems Störung des gesamten Immunsystems

7 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 96 Arbeitsmedizinische Konsequenzen/Therapien Lichtbehandlung contra Winterdepression Licht macht „wach“ bei Beleuchtungsstärken > 2500 Lux - 40 Minuten Lichtsitzung am Morgen bei Lux wirkt wie mehrere Tassen starker Kaffee - in Brighham Womans Laboratoitium Bosten (Charles Crysler) Versuche zur Manipilation der inneren Uhr mittels Licht bei Schichtarbeitern Piloten und Astronauten % aller „Schichtarbeiter“ in Kraftwerken und Krankenhäusern berichten von „Beinahe-Unfällen infolge Übermüdung ( Nachtschichtarbeiter nur halb so „alarmbereit“ wie Kollegen der Tagschicht) Computerprogramme steuern in Abhängigkeit von Alter,Belastung,Tages- zeit und Schichtdauer Beleuchtungssysteme (San-Diego-Kraftwerksge- sellschaft) da 6000 Lux macht im Kontrollraum Nacht zum Tag

8 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 97 Lichttherapie mit dem neuen „light visor“ - Umstellung der inneren Uhr (gegen Jet-lag“ schon im Flugzeug Licht = Werkzeug für Technologen und Arbeitsgestalter Beispiele

9 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 98 Relative Sehleistung bei Sortiervorgängen Häufigkeit von Dateneingabefehlern Steigerung der Reaktions- geschwindigkeit auf akustische Signale

10 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Bedeutung des Lichtes für den arbeitenden Menschen Sensibilität der menschlichen Sensorik 80 % aller Informationen über Auge 10 % aller Informationen über Ohr 5 % aller Informationen taktil Beleuchtung am Arbeitsplatz = herausragendes Thema bei der Gestaltung von Arbeitssystemen Energiediskussion: Aufwand für private und öffentliche Beleuchtung repräsentiert lediglich ca. 1-2% des gesamten Primärenergiebedarfs !!

11 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Physiologie des Sehens Seitlicher Augenmuskel Sehnerv Sehgrube Blinder Fleck Netzhaut Lederhaut Glaskörper Pupille Hornhaut Linse Regenbogenhaut Zillarmuskel Sehachse 12 3 ZNS Augenfunktionen werden durch 3 Regelkreise definiert

12 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Fixieren = Hinwenden des Auges zum Sehobjekt Blickwinkeländerung durch seitlichen Augenmuskel Optimales Fiexierfeld = Gebrauchsblickfeld : +/ bezüglich der Sehachse Beispiel: Computerarbeitsplatz Beispiel : Bildschirm nur 8-10 Zeichen (12 dpi TimesRoman) werden ohne Fixierwechsel scharf wahrgenommen

13 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Akkomodation = Einstellen des Auges auf Tiefenschärfe (Zillarmuskel variiert Linsenkrümmung=Brennweite) Schwund Elastizität mit zunehmenden Alter (Altersweitsichtigkeit,Lesebrille) Beispiel : Kinder bis 10. Lebensjahr : Nahpunkt 6 cm Augenärztlicher Test: normale Sehschärfe liegt vor, wenn E auf 5 m mit einer Strichstärke von 1,5 mm noch erkannt wird ( Abbildungsbreite Netzhaut 5 um)

14 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Adaption = Anpassen des Auges an Leuchtdichteunterschiede Rezeptorenwechsel in Netzhaut Dunkeladaption : Zapfen auf Stäbchen bis 30 min Helladaption : 0.05 s

15 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 105 Prinzipielle Anforderungen zur Gestaltung des Arbeitssystems resultierend aus der Physiologie des Auges 1. Sehaufgaben mit hohen Anforderungen im optimalen Gesichtsfeld plazieren Gesichtsfeld plazieren 2. Optimale Zuordnung Sehentfernung - Objektgröße 3. Harmonische Helligkeitsverteilung am Arbeitsplatz Kontrastverhältnisse maximal 1: 10 Kontrastverhältnisse maximal 1: 10 keine extremen Leuchtdichteunterschiede keine extremen Leuchtdichteunterschiede ( bei Blickwechsel, Verlassen helle Räume- dunkle Gänge) ( bei Blickwechsel, Verlassen helle Räume- dunkle Gänge)

16 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 106 Psychonervale Reaktionen infolge Nichtbeachtung der Grundforderungen an Beleuchtungssysteme 1. Erlebens- und Befindensmerkmale Müdigkeit Anspannung Nachlassen Leistungsfähigkeit 2. Leistungs- und Verhaltensmerkmale Verschlechterung Arbeitsqualität und Arbeitsquantiät Veränderung Arbeitsweise Unterbrechungen,Korrekturhandlungen psychonervale Veränderungen Wahrnehmung, Reaktion,Koordinie- rung, Willensermüdung 3. Physiologische Merkmale Veränderung Hirnstrombild Erhöhung Pulsrate (>10) erhöhte Durchblutung Erhöhung Muskeltonus

17 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Lichttechnische Größen Einordnung des Lichtes in das Spektrum elektromagnetischer Wellen km m cm mm nm Wellenlänge Frequenz in Hz Kosmische Strahlung Gamma-Strahlung Röntgen-Strahlung Ultraviolett Infrarot Mikrowellen Kurzwellen Mittelwellen Langwellen Sichtbares Licht Wellenlänge in nmSpektralfarbe DIN

18 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 108 Physikalische Kenngrößen 1. Lichtstärke - Maßeinheit: Candela (gr. Kerze) cd - Formelzeichen I Maß der Strahlung in einen definierten Raumwinkel Def.: 1 cd ist die Lichtstärke eines schwarzen Strahlers von einer Fläche 1 cm 2 die bei einer Temperatur des erstarrten Platins ( K) emittiert wird Maßangabe für Helligkeit bei alten Leuchtsystemen

19 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 109 Lambert`sches Gesetz Die Lichtstärke einer strahlenden ebenen Fläche ist in Richtung des Austrahlungs- winkels dem Cosinus dieses Winkels proportional Beleuchtungssysteme besitzen charakteristischeLichtstärkeverteilungskurven Beispiele Glühlampe Leuchtstofflampe

20 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 110 Bezeichnung typischer Lichtstärkeverteilungskurven

21 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 111 Lichtstärkeverteilungskurven von Lichtbändern mit Leuchtstofflampen (Siemens 1998)

22 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Lichtstrom - Maßeinheit Lumen, lm - Formelzeichen Maß für die gesamte Lichtleistung einer Lichtquelle Def.: 1 lm ist der Lichtstrom den eine punktför- mige Lichtquelle mit der Lichtstärke von 1 cd auf ein Kugelschalensegment von 1m 2 einer Einheitskugel emittiert 1 lm 1m 1 cd 1m 2

23 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 113 Ableitung der Beziehung zur Berechnung des maximalen Lichtstromes 1m - der von einem Kreiskegel bewgrenzte Raum- winkel = 1 sr = 1 Steradiant scnneidet aus der Oberfläche eine Kalotte der Ober- fläche A = 1 heraus ; - eine gleichmäßig in den Raumwinkel strahlende Lichtquelle sendet in diesen Raumwinkel den Lichtstrom - mit der Gesamtoberfläche der Kugel (r=1) wird - damit ergibt sich der maximale Lichtstrom einer Lichtquelle zu und die Lichtausbeute

24 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 114 Lichtstrom und Lichtausbeute ausgewählter Lampentypen Nennleistung in W in Lichtstrom in lmLichtausbeute Einfachwendel ,0 Einfachwendel ,6 Natriumdampflampe ,0 Hg-Hochdrucklampe ,5 Leuchtstofflampe ,0 Glimmlampe 2 1 0,5 Xenon-Lampe

25 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Beleuchtungsstärke - Maßeinheit Lux, lx - Formelzeichen E Je Flächeneinheit (Wand,Arbeitsfläche) einfallender Lichtstrom (auch reflektiertes Licht) Def.: Fällt ein Lichtstrom von 1 lm auf eine Fläche von 1 m 2 entspricht das einer Beleuchtungs- stärke von 1 Lux 1 Lux = 1 Lumen/m 2 Weitere Zusammenhänge r1r1 r2r lm 100 lx 1 m 2 E1E1 25 lx 4 m 2 E2E2 Die Beleuchtungsstärke nimmt bei divergierender Strahlung im umgekehrten Verhältnis zum Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle ab Verdopplung des Abstandes Lichtquelle -beleuchtete Fläche: Beleuchtungsstärke sinkt auf 1/4

26 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 117 Beleuchtungsstärke wird bestimmt durch Sehschärfe Kontrast Detailwahrnehmung Schwierigkeit der Sehaufgabe Kontrast gegenüber Untergrund Leuchtdichte Arbeitsfläche Alter der Arbeitskräfte -Größe und Form des Sehobjektes -vorliegender Leuchtdichtekontrast -Anforderung an räumliches Wahrnehmungsempfinden -Farbbeurteilung -Qualitätsanforderung Arbeitsobjekt -Dauer Seharbeit -Arbeitssicherheit LebensalterMaßzahl Lichtbedarf 10 0, , , , , ,00

27 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 116 Beleuchtungsstärke der Arbeitsfläche: Beleuchtungsstärke bei senkrechtem Einfall mal Cosinus Einfallswinkel Ausgewählte Beleuchtungsstärken verschiedener Lichtquellen LichtquelleBeleuchtungsstärke in lx Bemerkungen Klare Neumondnacht 0,01 Orientierung noch möglich Vollmondnacht 0,24 Lesen noch möglich Straßenbeleuchtung bis 50 Beginn Farbunterscheidung Gute Arbeitsplatzleuchten Trüber Wintertag bis 4000 Bedeckter Sommertag bis Sommermittag (Sonnen- schein Absolutblendung

28 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 118 Beleuchtungsstärkeverteilungen Mastansatzleuchte Raumbeleuchtung

29 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Leuchtdichte -Maßeinheit cd/cm 2 ( 1 Stilb=1sb) - Formelzeichen L Maß für die Lichtstärke einer ge- sehenen Fläche (Quotient aus Licht- stärke und scheinbar gesehener Leucht- fläche Leuchtfläche Lichtstärke Gesehene Fläche:A. cos ß ß Leuchtdichte einer vom Lichtstrom getroffenen weißen Fläche Leuchtdichte einer angestrahlten weißen Fläche Bsp.: eine weiße Fläche wird im Abstand von r=2m von einer Lampe, deren Licht- stärke in der betrachteten Richtung 60 cd beträgt angestrahlt; die Leuchtdichte beträgt

30 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 120 Zu Leuchtdichte - Lichtstärke von 1 cd könnte von brennender Kerze oder Glimmlampe erzeugt werden - analog dazu könnte Lichtstrom von 1 Lumen von mondbeschienener Wand oder Kerze erzeugt werden Da alle leuchtenden Körper unterschiedlich abstrahlende Oberflächen besitzen wird zur qualitativen Differenzierung von Lichtquellen die Leuchtdichte herangezogen weil Bei zu großer Leuchtdichte wird Auge geblendet Bsp.:Durch Mattierung von Glühlampen wird die strahlende Oberfläche bei gleicher Lichtstärke vergrößert; Leuchtdichte wird „erträglicher“ Leuchtdichten ausgewählter Lichtquellen in cd/cm 2 Nachthimmel Leuchtstofflampe 1500 W Mattierte Glühlampe 60 W 10 5 Sonne 1,5 x 10 9 Vollmond 3000 Xenon-Lampe bedeckter Himmel Kerzenflamme 6000 Schriftzeichen CRT-Bildschirm

31 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Reflexionsgrad - Verhältnis auffallendes Licht zu reflektiertes Licht - Formelzeichen Die Leuchtdichte eines beleuchteten Gegenstandes entspricht der Beleuchtungsstärke auf dem Gegenstand multipliziert mit dem Reflexionsgrad Ausgewählte Materialien und deren Reflexionsgrade Material Reflexionsgrad Silber,poliert 0,80- 0,95 Aluminium,poliert 0,60 - 0,72 Stahl,poliert 0,66 -0,60 Zeichenpapier 0,70 - 0,85 Beton 0,40 -0,50 Holzfaserplatten 0,30 - 0,40 Dunkle Vorhänge 0,10 -0,30 Anstriche Weiß 0,76 -0,85 Strohfarben 0,55 -0,65 Mittelbraun 0,27 -0,41 Dunkelgrün 0,10- 0,22 Holz Rüster 0,60 -0,70 Eiche,hell 0,40 -0,50 Nußbaum,dunkel 0,10 -0,30 Teak 0,10 -0,20 Empfohlene Werte Arbeitsflächen: 0,20 - 0,40 Instrumente : 0,20 -0,50

32 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Gestaltung von Beleuchtungssystemen Beleuchtungsstärke Beleuchtungsverteilung Leuchtdichteverteilung Beleuchtungsniveau Licht,Farbe Gütemerkmale von Beleuchtungssystemen Blendungsvermeidung Schattigkeit Richtung

33 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 123 Zu Beleuchtungsniveau Schwierigkeit der Sehaufgabe Nennbeleuchtungsstärken DIN Nennbeleuchtungsstärken beziehen sich auf 0,80 m hohe Arbeitsflächen - zusätzlich beachten: Lampenverschmutzungsgrad, Alter Arbeitnehmer Schwierigkeitsgrad und Nennbeleuchtungsstärken nach DIN 5035 (Auszug) Stufe Beleuchtungsstärke Zuordnung von Sehaufgaben in lx Details DIN 5035 Blatt >5000 Orientierung, nur vorübergehender Aufenthalt Leichte Seharbeit,große Details,hoher Kontrast Normale Sehaufgaben,mitelgr. Details,mitl.Kontr. Schwierige Sehaufgaben,kl.Details,ger. Kontr. Sehr schwierige Sehaufg.,kl.Details,geringste K. Sonderbeleuchtung (Operationsfeld,Fernsehen)

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36 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 126 Zu Licht und Farbe Psychologische Wirkungen der Lichtfarbe Farbtemperaturen spezifischer Beleuchtungssysteme und geforderte Beleuchtungs- stärken lösen ergotrope Stimmungsempfindungen aus Beeinflussung der psychophysischen Leistungsbereitschaft Zu Farbtemperatur - die bei der Temperaturänderung eintretende Helligkeitsänderung und Farbver- schiebung ermöglicht eine Temperaturabschätzung der Lampen Für alle Lampentypen läßt sich eine Farbtemperatur angeben, die von der jeweiligen Glühtemperatur und dem spezifischen Spektrum der Lampe charakterisiert wird = Farbeindruck als Maß für die Temperatur der strahlenden Lampenfläche ( Vergleichsnormal : Glühtemperatur Platin C, optoelektronische Messung mit Pyrometer) Bsp. Skale Glühtemperatur in 0 C für Stahl Beginnende Rotglut 525 Dunkelrotglut 700 Kirschrotglut 850 Hellrotglut 950 Gelbrotglut 1100 beginnende Weißglut 1300 Weißglut 1500

37 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 127 Ausgewählte Lichtquellen und deren Farbtemperatur in 0 K Kerzenflamme 1500 Sonnenauf -und Sonnenuntergang 2500 Glühlampe Halogenlampe 3700 Sonnenlicht,mittags 5800 bewölkter Himmel 8000 blauer Himmel Je höher der Wert, desto größer Blauanteil im Licht, je niedriger der Wert desto größer Rotanteil ; Videokameras zwecks natürlicher Farbwiedergabe Weißabgleich bei spezifischen Beleuchtungssystemen Leuchtstofflampen tageslichtweiß(tw) : K neutralweiß (nw): 4000 warmweiß (ww): 3000 Techn.Paramater Hochleistungs-Xenon- Lampe XBO (OSRAM Katalog) - elektr. Leistungsaufnahme: 10 kW - Gleichstrom: 180 A - Lichtstrom: lm - Lichtstärke: cd - Farbtemperatur: K

38 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 128 Zusammenhang Farbtemperatur, Beleuchtungsstärke, Behaglichkeitsempfinden

39 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 129 Farbwiedergabeindex für Lichtquellen = %-Anteil des Spektrums des Beleuchtungssystems im Vergleich zum Spektrum des Sonnenlichtes Charakterisiert Farbwiedergabequalität einer Lichtquelle Alle Lampensysteme weisen typische emmmitierte Farbspektren und damit spezifische Farbwiedergabeeigenschaften auf Stufe Farbwiedergabeindex %-Anteil Sonnenlicht Anwendung Farbmusterung Büro mech.Werkstätten 4 < 40 Gießerei

40 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 130 Lampentypen und ihre spezifischen Farbspektren 400 nm violett 450 nm lau 500 nm grün 600 nm gelb 650 nm rot 700 nm braunrot Tageslicht Glühlampenlicht

41 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner nm violett 450 nm lau 500 nm grün 600 nm gelb 650 nm rot 700 nm braunrot Hg-Hochdruck Na-Hochdruck Na-Niederdruck

42 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 132 Leuchtstofflampen 400 nm violett 450 nm lau 500 nm grün 600 nm gelb 650 nm rot 700 nm braunrot Neutralweiß Warmweiß Tageslichtweiß

43 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 132 Halogen-Metalldampf 400 nm violett 450 nm lau 500 nm grün 600 nm gelb 650 nm rot 700 nm braunrot

44 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 133 Zu Blendung Nach DIN werden 5035 werden Beleuchtungssysteme in 3 Güteklassen der Direktblendung eingeteilt In Blickrichtung dürfen Leuchten innerhalb des Gesichtsfeldes bestimmte Leuchtdichten nicht überschreiten A B C < 45 0 keine Forderungen nach DIN 5035 Werte bezogen E=500 lx, 850 mm Arbeitshöhe A : deckenbündige Einbauleuchten,langgestreckte Leuchten, parallel Blickrichtung B: quadratische und runde Leuchten mit leuchtenden Seiten, quer Blickrichtung C: leuchtende Decken

45 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Zu Licht und Schatten - im Bereich der Schattenbildung erhebliche Senkung der Leuchtdichte - extrem gerichtete Beleuchtung Schlagschattenbildung - je größer Winkel zwischen Lichtrichtung und beleuchteter Fläche desto geringer Beleuchtungsstärke - extrem schräger Lichteinfall:Totalschatten Seitlicher Lichteinfall für meiste Sehaufgaben ungeeignet

46 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 135 Konsequenzen Lichteinfall für Einzelplatzbeleuchtung (Arbeitsplätze,Maschinenplätze) möglichst „durch den Kopf“ und parallel zur Blickrichtung - maximale Abweichung zur Senkrechten: (Vermeidung von Schlagschatten) grundsätzliche Vermeidung von Schatten und Reflexblendung durch diffuse und indirekte Beleuchtung ( Dentallabors, lithografische Industrie) Ausnahme: seitliche Beleuchtung zur Diagnostik von Unebenheiten - Erkennen von Oberflächenstrukturen, Textilindustrie, Erkennen der Körperlichkeit ( Skifahrer erkennt Unebenheiten der Piste gut in Morgen- bzw. Abendsonne)

47 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Dimensionierung von Beleuchtungsanlagen Lichtstrommethode Voraussetzungen 1. E n vorgegeben 2. Leuchten haben keine Richtcharakterristik 3. Raumgeometrie 5b>l >b ; a > h n (Nutzhöhe) Bsp.: Ermitteln Sie für einen Montageraum der Elektroindustrie die erforderliche Leuchtenzahl, die zum Ausleuchten des Raumes bei vollständiger Ausnutzung der Deckenfläche zur Leuchteninstallation erforderlich sind ! (Allgemeinbeleuchtung) gegeben Raumgeometrie : l=12,5 m, b=5,5 m, h=3,4m Arbeitskategorie: feine Arbeiten, kleinstes Detail 0,1 mm Lampentyp: LS65 ww30 Pendellänge: 0,6m Anstrich : Decke elfenbein, Wand chromgelb Verschmutzungsgrad : gering Montagetischhöhe: 0,8 m Leuchtentyp: Rasterleuchte,zweiflammig

48 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft 137 Algotithmus 1. Zweck des Raumes: Montagearbeitsplatz Elektroindustrie/feine Arbeiten 2. Raumgeometrie : l=12,5m, b=5,5, h=3,4 m A = 68,75 m 2 3. Erforderliche Beleuchtungsstärke : Prof. Dr. H. Lindner DIN 5035 E n = 500 lx 4. Beleuchtungsart: vorwiegend indirekt Auszug DIN 5035 : Stufen der Nennbeleuchtungsstärke (12 Stufen) Normale Sehauf- gaben mit mittleren Details Büro,Küche,Matetallbearbei- tung,Montage Elektrotechnik, Service Rundfunk,Fernsehen (0,1 mm) Großraumbüro,Lackiererei, Gravieren,Anreißen Farbkontrolle,Feinstmontage, Werkzeug-Lehren-Vorrich- tungsbau (<0,1 mm) Optiker,Uhrmacher,elektronische Bauelemente,Farbkontrolle Schwierige Sehauf- gaben,kleine Details StufenEnEn SehaufgabeBeispiele

49 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Lampentyp/Leuchtentyp : LS65 ww30, zweilampige Rasterleuchte Kenndaten Leuchtstofflampen (OSRAM 1999,techn.Hinweise)

50 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Pendellänge : l P = 0,60 m 7. Nutzhöhe :h N = h - l P - Tischhöheh N = 3,4 - 0,6 - 0,80 m = 2,0 m 8. Raumkoeffizient : k = 3,45 9. Reflexionsgrad-Anstrichsystem :

51 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Beleuchtungswirkungsgrad 11. Verminderungsfaktor k = 0,8

52 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Mittlere Beleuchtungsstärke : 13.Gesamtlichtstrom : 14. Lampenanzahl : = 22 Lampen = 11 Rasterfeldleuchten Es müssen 11 Rasterleuchten an der Decke konzentrisch installiert werden Die elektr. Anscnlußleistung für das Beleuchtungsystem beträgt 1,738 kW

53 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 145 Zu B - der tatsächliche Lichtstrom der Lampe beträgt - damit müssen alle in der Lichtstärkeverteilungskurve angegebenen Werte Normierung der Kurven auf 1000lm ) um den Faktor korrigiert werden - in Abhängigkeit der Korrektur ergeben sich für die Beleuchtungsstärken am Boden des beleuchteten Platzes

54 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 142

55 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner Lichtstärkeverteilungsmethode Bsp.: Ein kreisrunder Platz von 20 m Durchmesser soll durch einen in 8,6 m Höhe über seinem Mittelpunkt aufgehangenen Strahler (Kurve c,Leuchtstofflampe) so ausgeleuchtet werden,daß an seinem äußeren Rand der Boden noch mit 20 lx beleuchtet wird. Die Leuchtstofflampe hat eine Lichtausbeute von 70 lm/W A) welche elektrische Leistungsaufnahme muß die Leuchtstofflampe aufweisen ? B) Bestimmen Sie die Beleuchtungsstärke am Boden ! Zu A - Nach Abb. Ergibt sich für die Maßebene h= 8,4 m - für den äußeren Rand des Platzes gilt - nach der Lichtstärkeverteilungskurve c des Lampenherstellers ergibt sich für eine Lichtstärke von ( * Lichtstärkeverteilungskurven auf 1000 lm Gesamtlichtstrom bezogen)

56 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner damit beleuchtet der Lichtstrom in der Ent- fernung r eine Kalottenoberfläche (Der vom Kreiskegel begrenzte Raumwinkel schneidet die Kalottenoberfläche von 1 m 2 heraus ) - damit erzeugt der unter dem Winkel gegen das Lot ausgestrahlte Lichtstrahl die wirksame Beleuchtungsstärke von - damit wird - daFolgt für die geforderte Beleuchtungsstärke von 20 lx - der notwendige Lichtstrom ergibt sich nach - mit der Lichtausbeute

57 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 146 Lampen in Scheinwerfersystemen für Kraftfahrzeuge Halogenlampen-seit Mitte der 70`er Jahre im Fahrzeugbau H1 Nur eine Glühwendel H3 Kleiner und exakter als H1; nur eine Glühwendel H4 Meist verwendete Lampenform; 2 Glühwendeln (Fern- und Abblendlicht) H7 Ähnlich H4; Nur eine Glühwendel; anderer Sockel als H4 Ellipsoid-Scheinwerfer - projeziert Licht über Linse (Durchmesser 70 mm) auf Fahrbahn -umstritten,da hohe Lichtmenge durch kleine Lisenöffnung(Blendung bei Boden- wellen relativ hoch)

58 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 147 Xenon-Lampen - Lichtquellen ohne Glühwendel - Lichtbogen zwischen zwei Elektroden in Atmosphäre aus Xenon und Metall- salzen = blaues Licht - doppelt so hoher Lichtstrom wie H4; Energiebedarf 30% kleiner - Lebensdauer 6 x H4 -im Scheinwerfer Projektion mittels Ellipsoid-Linsen - zum Betrieb 20 kV Wechselspannung (Steuergeräte erforderlich) -Kennzeichnungder Lampen: D (Discharge),D1,D2R IAA 99 neue Xenon-Scheinwerfer-Systeme (HELLA) = Bi-Xenon-System (Einführung 2002/2003) - Fern- und Abblendlicht in einer Lampe - Einbau walzenförmiger Blenden in den Scheinwerfer(motorisch betrieben in ms) - Steuergerät und Lampe = 1 Baugruppe

59 Ab Herbst 2002 im neuen AUDI A8 weltweit erstes Abbiegelicht Freiflächenreflektor richtet Licht in einem Winkel von 15 0 zur Seite mittels Steuergerät werden Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Blinksignale erfaßt Abbiegelicht wird zusätzlich zum Bi-Xenon- Abblendlicht zugeschaltet Im Maybach 57 größte Bi-Xenon-Scheinwerfer Markenzeichen ist Maybach-Monogramm in der Projektionslinse Der Strahlengang ist so berechnet, daß das MM scheinbar in der Linse „schwebt“ und nicht auf die Straße projiziert wird

60 Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 147a Sonderleuchten für Operationsräume


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