Die Bedeutsamkeit der Bewertung von Licht-Kriterien
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Licht-Metriken entmystifiziert: Wie photometrische Daten Qualität und Effizienz bestimmen
Eine hochwertige Beleuchtung spielt für unser Wohlbefinden und unsere Leistungsfähigkeit eine entscheidende Rolle. So benötigen wir z. B. eine angenehme und blendfreie Beleuchtung, die es uns ermöglicht, effizient zu arbeiten oder uns beim Entspannen hilft. Und um das zu bewerten, brauchen wir passende Kriterien zur Bewertung von Licht.
Xavier Denis, Nichia Xavier Denis, Nichia
3 min
Nichias H5-LED ist ein Beispiel für eine Lösung, die sowohl hohe Effizienz als auch hohes Color Renderiung bietet. Der CRI liegt hier immer oberhalb von Ra größer 90.
Doch wie definieren wir Qualität in der Beleuchtung? Bisher konzentrierte man sich in der Industrie auf messbare Kriterien wie Beleuchtungsstärke, Farbwiedergabe und Blendungsreduktion. Gegenwärtig verschiebt sich diese Bewertung hin zu Human Centric Lighting (HCL), das die Wirkung des Lichts auf den Menschen in den Mittelpunkt stellt. In der Praxis funktioniert meist eine Kombination aus HCL-Ansätzen und traditionellen Metriken am besten.
Für Lichtplaner mag die Vielzahl an existierenden Metriken überwältigend sein, denn eine einheitliche, allgemein akzeptierte Definition von Lichtqualität gibt es nicht. Die komplexen Kombinationen von Daten der Branchenverbände und Hersteller sind oft inkonsistent und schwer verständlich.
Obgleich moderne Planungssoftware einen Großteil dieser Komplexität bewältigen kann, muss ein Lichtplaner die wichtigsten Metriken verstehen können und wissen, wie sie zur Bewertung der Beleuchtungsqualität genutzt werden. Daher sind für Planer präzise Daten von Leuchtenherstellern, unterstützt durch LED-Chip-Lieferanten, unverzichtbar, um korrekte Berechnungen und Simulationen erstellen zu können.
Ich möchte hier einige der wichtigsten Kriterien für Lichtdesign und -qualität sowie die Herausforderungen bei der Aufbereitung und Nutzung dieser photometrischen Daten darstellen.
Die wichtigsten Standards
Während es viele mögliche Ansätze gibt, beruht die beste Vorgehensweise meist auf einer Kombination aktueller Metriken, die unterschiedliche Aspekte der Lichtqualität messen.
Diese Metriken lassen sich in drei Hauptbereiche einteilen:
Farbqualität
Visueller Komfort (einschließlich Blendung)
Gesamtdesing (einschließlich Effizienz)
Für die Farbwiedergabe war der Color Rendering Index (CRI) lange die bevorzugte Einheit. Diese misst, wie genau die Farben, im Vergleich zum Verhältnis bei natürlichem Licht, unter einer bestimmten Lichtquelle erscheinen.
Während CRI 15 (erweiterte Version von CRI) derzeit am häufigsten verwendet wird, existiert mit TM-30 , entwickelt von der Illuminating Engineering Society (IES), eine ähnliche, aber modernere Metrik. Wie CRI 15 bewertet TM-30 die Unterschiede zwischen den Farbpaletten, die eine Breite von Farbtönen abdecken, und einmal von der Testlichtquelle, sowie von einer Referenzquelle beleuchtet werden.
Die H6-LED von Nichia im Vergleich zu herkömmlichen LEDs, im Einsatz in einer Schmuck-Präsentation.(c)2024 - Frederic Kreutzer / Nichia
Betrachtet man den Sehkomfort, ist die Blendung der wichtigste Aspekt. Der Standard zur Bewertung von Blendung wird im Unified Glare Rating (UGR) definiert. In der Norm EN 12464-1 „Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen“ beurteilt das UGR die visuelle Auswirkung der Blendung auf eine Person, einschließlich aller Lichtquellen und Reflexionen. Für Räume mit starkem Tageslichteinfall ist zusätzlich die Daylight Glare Probability (DGP) nützlich.
Anhand öffentlicher Daten ermöglicht der UGR-Standard die Berechnung eines einzigen Blendungswertes. Je niedriger der Wert, desto besser. So schreibt EN 12464-1 beispielsweise vor, dass Büros einen Wert von 19 oder geringer haben sollten.
Im Bereich Gesamtdesign und Effizienz müssen Designer die Lichtstärke bzw. den Lichtstrom einer Lichtquelle betrachten, gemessen in Lumen pro Watt. So kann sichergestellt werden, dass der beleuchtete Raum hell genug ist. Die Energieeffizienz (Lumen pro Watt) ist ebenfalls entscheidend, um nachhaltige Designs gemäß Umweltstandards zu ermöglichen.
Neben den oben genannten Kernmetriken gibt es zahlreiche weitere Kriterien, abhängig vom jeweiligen Projekt wie z.B. das Einhalten relevanter Bauvorschriften, Regeln für Bildschirmarbeitsplätze oder Anforderungen an Notbeleuchtung.
Herausforderungen für Leuchtenhersteller
Um effiziente und effektive Systeme zu entwickeln, sind Lichtplaner auf die Bereitstellung aller Informationen angewiesen, die Leuchtenhersteller erbringen müssen. Die größte Herausforderung besteht jedoch häufig darin, ausreichend Daten von LED-Herstellern und anderen Komponentenlieferanten zu erhalten. Nichia löst das, in dem der LED-Hersteller stets umfangreiche Spezifikationsdokumente zur Verfügung zu stellt.
Zusätzlich fehlt es häufig an konsistenten Metriken verschiedener Leuchtenhersteller, was den Vergleich ähnlicher Produkte erschwert. Nicht immer haben Hersteller Daten darüber, wie sich die Leistung einer Leuchte über ihre Lebensdauer verändert, obwohl Standards wie TM-21 dies adressieren. LED-Chip-Hersteller wie Nichia stellen Rohdaten für einzelne Komponenten bereit, z. B. Lichtstrom, Lichtstärkeverteilung und LED-Effizienz unter kontrollierten Bedingungen.
Das Einbauen eines Chips in eine Leuchte führt jedoch zu Leistungsverlusten wie etwa ein Effizienzverlust durch Wärmeentwicklung in elektronischen Komponenten oder Verlusten durch die optischen Elemente. Auch die Verteilung der Lichtstärke kann sich durch das optische Design der Leuchte verändern. All dies führt dazu, dass die Gesamteffizienz einer fertigen Leuchte geringer ist als die Effizienz des einzelnen LED-Chips.
Mögliche Lösungen für bessere Datenerfassung
Um diese Probleme zu lösen und die notwendigen photometrischen Leistungsdaten für Lichtplaner bereitzustellen, müssen Leuchtenhersteller mehrere Schritte unternehmen:
Zuerst die Bereitstellung vollständiger Leistungsdaten für die komplette Leuchte, nicht nur für den LED-Chip. Dazu gehören Effizienz, photometrische Metriken und Daten über die lichtstrommindernde Alterung.
Als zweites der Einsatz unabhängiger, standardisierter Tests, wie dem von der IES veröffentlichten Messstandard LM-79 . Dieser zeigt die Auswirkungen von Optiken, Treibern und anderen Komponenten auf die photometrische Leistung und ermöglicht vergleichbare Daten zwischen Herstellern.
Drittens die Bereitstellung aller Daten in einem nutzerfreundlichen Format für Lichtsimulationssoftware. In der Regel IES- oder EULUMDAT-Dateien, die die endgültigen Leistungsmetriken korrekt abbilden. Diese Informationen sollten unter Berücksichtigung von Standards und Richtlinien wie dem SLL Code for Lighting (CIBSE, UK) zusammengestellt werden.
Fazit: Von Daten getrieben
Lichtqualität mag zunächst subjektiv erscheinen, doch es wurde auch deutlich, wie quantifizierbare objektive Informationen es den Lichtplanern ermöglicht, verschiedene Leuchten zu vergleichen und ihre Systeme zu optimieren.
LED-Hersteller und Leuchtenhersteller sind zusammen verantwortlich, konsistente und präzise Daten bereitzustellen, damit wir alle von effizienter, hochwertiger Beleuchtung profitieren können.
