4. Licht, Beleuchtung, Sehen

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1 4. Licht, Beleuchtung, Sehen
Faktoren der Arbeitsumwelt wirken leistungsfördernd bzw. leistungshemmend Belastungen = Stressoren Beanspruchungen Aktivationsniveau Stressoren Arbeitsumwelt Schall Licht Klima Luftverun- reinigungen Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 91 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

2 „ Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde, Und die Erde war wüst und leer
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 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 Zirbeldrüse SCN Kleinhirn Hypothalamus Sehnerv 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 92 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

3 Konsequenzen der Taktierung der Tagesrhythmik durch die innere Uhr
- Schlafbedürfnis extrem hoch; Körpertemperatur mit 36,60 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 800 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 93 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

4 Arbeitswissenschaft 94 - 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 1300 - geringstes Schmerzempfinden (massive Ausschüttung von Glückshormonen) 1500 Beste Zeit für Zahnarzttermin Topathleten brechen Rekorde Muskeln optimale Leistung Leber vernichtet Alkohol am effektivsten Körpertemperatur sinkt,Entspannungsphase,Rheumamittel einnehmen Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 94 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

5 aber Arbeitswissenschaft 95
Jede Lebensform entsprechend der inneren Uhr hat einen spezifischen circardianen Lebensrhythmus Löwe schläft 20 h / Tag Giraffe schläft 20 Min./ Tag aber Nicht Sonne und Jahreszeiten beherrschen den jahrmillionen geprägten Biorhythmus des Menschen sondern Kunstlicht und künstliche Klimatisierung 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 95 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

6 da Arbeitsmedizinische Konsequenzen/Therapien Arbeitswissenschaft 96
Lichtbehandlung contra Winterdepression - 40 Minuten Lichtsitzung am Morgen bei Lux wirkt wie mehrere Tassen starker Kaffee Licht macht „wach“ bei Beleuchtungsstärken > 2500 Lux - in Brighham Womans Laboratoitium Bosten (Charles Crysler) Versuche zur Manipilation der inneren Uhr mittels Licht bei Schichtarbeitern Piloten und Astronauten da 20 -30% 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) 6000 Lux macht im Kontrollraum Nacht zum Tag Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 96 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

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

9 4.1 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 !! Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 99 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

10 2 1 3 ZNS 4.2 Physiologie des Sehens Augenfunktionen werden durch
Seitlicher Augenmuskel Zillarmuskel Regenbogenhaut Linse Sehachse Hornhaut Sehnerv Pupille 2 1 Glaskörper Lederhaut Sehgrube Netzhaut Blinder Fleck 3 ZNS Augenfunktionen werden durch 3 Regelkreise definiert Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 100 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

11 1. Fixieren +/- 150 bezüglich der Sehachse Arbeitswissenschaft 101
= Hinwenden des Auges zum Sehobjekt Blickwinkeländerung durch seitlichen Augenmuskel Optimales Fiexierfeld = Gebrauchsblickfeld : +/- 150 bezüglich der Sehachse Beispiel : Bildschirm nur 8-10 Zeichen (12 dpi TimesRoman) werden ohne Fixierwechsel scharf wahrgenommen Beispiel: Computerarbeitsplatz Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 101 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

12 2. Akkomodation Arbeitswissenschaft 102
= 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) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 102 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

13 4. Adaption Arbeitswissenschaft 104
= Anpassen des Auges an Leuchtdichteunterschiede Rezeptorenwechsel in Netzhaut Dunkeladaption : Zapfen auf Stäbchen bis 30 min Helladaption : 0.05 s Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 104 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

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

16 5.2 Lichttechnische Größen
Einordnung des Lichtes in das Spektrum elektromagnetischer Wellen Wellenlänge in nm Spektralfarbe DIN 6164 Wellenlänge Frequenz in Hz 380 3.10-7 1024 Kosmische Strahlung 3.10-4 1021 Gamma-Strahlung 3.10-2 1019 Röntgen-Strahlung 3.101 1016 3.100 nm Ultraviolett 500 3.102 1015 Sichtbares Licht 3.103 1014 Infrarot 580 1012 3.106 mm Mikrowellen 3.107 cm 3.108 109 600 3.109 m 108 Kurzwellen 3.1010 3.1011 107 Mittelwellen 780 km 106 Langwellen 3.1016 101 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 107 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

17 Maß der Strahlung in einen definierten
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 cm2 die bei einer Temperatur des erstarrten Platins ( K) emittiert wird Maßangabe für Helligkeit bei alten Leuchtsystemen Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 108 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

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

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

21 Maß für die gesamte Lichtleistung einer Lichtquelle
2. 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 1m2 einer Einheitskugel emittiert 1m 1 lm 1m2 1 cd Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 112 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

22 Ableitung der Beziehung zur Berechnung des maximalen Lichtstromes
- der von einem Kreiskegel bewgrenzte Raum- winkel = 1 sr = 1 Steradiant scnneidet aus der Oberfläche eine Kalotte der Ober- fläche A = 1 heraus ; 1m - 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 113 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

24 Je Flächeneinheit (Wand,Arbeitsfläche)
3. 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 m2 entspricht das einer Beleuchtungs- stärke von 1 Lux 1 Lux = 1 Lumen/m2 Weitere Zusammenhänge 1000 lm Die Beleuchtungsstärke nimmt bei divergierender Strahlung im umgekehrten Verhältnis zum Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle ab r1 100 lx E1 1 m2 r2 25 lx E2 Verdopplung des Abstandes Lichtquelle -beleuchtete Fläche: Beleuchtungsstärke sinkt auf 1/4 4 m2 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 115 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

25 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 Lebensalter Maßzahl Lichtbedarf ,33 ,50 ,66 ,00 ,00 ,00 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 117 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

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

28 Maß für die Lichtstärke einer ge- sehenen Fläche (Quotient aus Licht-
4. Leuchtdichte -Maßeinheit cd/cm2 ( 1 Stilb=1sb) - Formelzeichen L Maß für die Lichtstärke einer ge- sehenen Fläche (Quotient aus Licht- stärke und scheinbar gesehener Leucht- fläche Lichtstärke ß Leuchtfläche Gesehene Fläche:A . cos 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 119 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

29 Bei zu großer Leuchtdichte wird Auge geblendet
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/cm2 Nachthimmel Leuchtstofflampe W Mattierte Glühlampe 60 W Sonne ,5 x 109 Vollmond Xenon-Lampe bedeckter Himmel Kerzenflamme Schriftzeichen CRT-Bildschirm Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 120 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

30 Die Leuchtdichte eines beleuchteten Gegenstandes entspricht
5. 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 ,80- 0,95 Aluminium,poliert ,60 - 0,72 Stahl,poliert ,66 -0,60 Zeichenpapier ,70 - 0,85 Beton ,40 -0,50 Holzfaserplatten ,30 - 0,40 Dunkle Vorhänge ,10 -0,30 Anstriche Weiß ,76 -0,85 Strohfarben ,55 -0,65 Mittelbraun ,27 -0,41 Dunkelgrün ,10- 0,22 Holz Rüster ,60 -0,70 Eiche,hell ,40 -0,50 Nußbaum,dunkel ,10 -0,30 Teak ,10 -0,20 Empfohlene Werte Arbeitsflächen: 0,20 - 0,40 Instrumente : 0,20 -0,50 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 121 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

31 5.3 Gestaltung von Beleuchtungssystemen
Beleuchtungsniveau Beleuchtungsstärke Beleuchtungsverteilung Leuchtdichteverteilung Licht,Farbe Schattigkeit Richtung Gütemerkmale von Beleuchtungssystemen Blendungsvermeidung Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 122 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

32 Nennbeleuchtungsstärken DIN 5035
Zu Beleuchtungsniveau Schwierigkeit der Sehaufgabe Nennbeleuchtungsstärken DIN 5035 - 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 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 15 30 60 120 250 500 750 1000 1500 2000 3000 >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) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 123 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

33 Arbeitswissenschaft 124 Prof. Dr. H. Lindner Hochschule Mittweida
University of Applied Sciences 124 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

34 Arbeitswissenschaft 125 Prof. Dr. H. Lindner Hochschule Mittweida
University of Applied Sciences 125 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

35 Beeinflussung der psychophysischen Leistungsbereitschaft
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 65000C, optoelektronische Messung mit Pyrometer) Bsp. Skale Glühtemperatur in 0C für Stahl Beginnende Rotglut Dunkelrotglut Kirschrotglut Hellrotglut Gelbrotglut beginnende Weißglut 1300 Weißglut Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 126 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

36 Ausgewählte Lichtquellen und deren Farbtemperatur in 0K
Kerzenflamme Sonnenauf -und Sonnenuntergang Glühlampe Halogenlampe Sonnenlicht,mittags bewölkter Himmel 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 tageslichtweiß(tw) : K neutralweiß (nw): 4000 warmweiß (ww): 3000 Leuchtstofflampen Techn.Paramater Hochleistungs-Xenon- Lampe XBO (OSRAM Katalog) - elektr. Leistungsaufnahme: 10 kW - Gleichstrom: 180 A - Lichtstrom: lm - Lichtstärke: cd - Farbtemperatur: K Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 127 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

38 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 < Gießerei Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 129 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

39 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 130 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

40 Arbeitswissenschaft 131 400 nm violett 450 nm lau 500 nm grün
600 nm gelb 650 nm rot 700 nm braunrot Hg-Hochdruck Na-Hochdruck Na-Niederdruck Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 131 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

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

43 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 7000 30000 A 4000 3000 < 450 keine Forderungen nach DIN 5035 B 1500 1800 2700 10000 C 500 500 500 500 650 850 750 450 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 133 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

44 4. Zu Licht und Schatten Arbeitswissenschaft 134
- 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 134 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

45 Arbeitswissenschaft 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) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 135 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

46 5.4 Dimensionierung von Beleuchtungsanlagen
5.4.1 Lichtstrommethode Voraussetzungen 1. En vorgegeben 2. Leuchten haben keine Richtcharakterristik 3. Raumgeometrie 5b>l >b ; a > hn (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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 136 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

47 En= 500 lx Algotithmus Arbeitswissenschaft 137
1. Zweck des Raumes: Montagearbeitsplatz Elektroindustrie/feine Arbeiten 2. Raumgeometrie : l=12,5m, b=5,5, h=3,4 m A = 68,75 m2 3. Erforderliche Beleuchtungsstärke : DIN 5035 En= 500 lx Auszug DIN 5035 : Stufen der Nennbeleuchtungsstärke (12 Stufen) Stufen En Sehaufgabe Beispiele 5 6 7 8 500 700 1000 1500 Büro,Küche,Matetallbearbei- tung,Montage Elektrotechnik, Service Rundfunk,Fernsehen (0,1 mm) Normale Sehauf- gaben mit mittleren Details Großraumbüro,Lackiererei, Gravieren,Anreißen Farbkontrolle,Feinstmontage, Werkzeug-Lehren-Vorrich- tungsbau (<0,1 mm) Schwierige Sehauf- gaben,kleine Details Optiker,Uhrmacher,elektronische Bauelemente,Farbkontrolle 4. Beleuchtungsart: vorwiegend indirekt Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 137 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

48 5. Lampentyp/Leuchtentyp : LS65 ww30, zweilampige Rasterleuchte
Kenndaten Leuchtstofflampen (OSRAM 1999,techn.Hinweise) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 138 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

49 Arbeitswissenschaft 139 6. Pendellänge : lP= 0,60 m 7. Nutzhöhe :
hN = h - lP - Tischhöhe hN= 3,4 - 0,6 - 0,80 m = 2,0 m 8. Raumkoeffizient : k = 3,45 9. Reflexionsgrad-Anstrichsystem : Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 139 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

50 Arbeitswissenschaft 140 10. Beleuchtungswirkungsgrad
11. Verminderungsfaktor k = 0,8 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 140 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

51 Arbeitswissenschaft 141 12. 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 141 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

52 Arbeitswissenschaft 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 145 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

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

54 2. 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) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 143 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

55 Arbeitswissenschaft 144 - damit beleuchtet der Lichtstrom in der Ent-
fernung r eine Kalottenoberfläche (Der vom Kreiskegel begrenzte Raumwinkel schneidet die Kalottenoberfläche von 1 m2 heraus ) - damit erzeugt der unter dem Winkel gegen das Lot ausgestrahlte Lichtstrahl die wirksame Beleuchtungsstärke von - damit wird - da Folgt für die geforderte Beleuchtungsstärke von 20 lx - der notwendige Lichtstrom ergibt sich nach - mit der Lichtausbeute Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 144 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

56 Lampen in Scheinwerfersystemen für Kraftfahrzeuge
Halogenlampen -seit Mitte der 70`er Jahre im Fahrzeugbau H1 H4 H3 Kleiner und exakter als H1; nur eine Glühwendel Nur eine Glühwendel 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) Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 146 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

57 Arbeitswissenschaft 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 Hochschule Mittweida Arbeitswissenschaft University of Applied Sciences 147 Prof. Dr. H. Lindner Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

58 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 Ab Herbst 2002 im neuen AUDI A8 weltweit erstes Abbiegelicht Freiflächenreflektor richtet Licht in einem Winkel von 150 zur Seite mittels Steuergerät werden Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Blinksignale erfaßt Abbiegelicht wird zusätzlich zum Bi-Xenon- Abblendlicht zugeschaltet

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