LED-Beleuchtung von Innenr

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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 undästhetischer 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. 5600 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

• Primärvalenzen
• CIE-Farbe Kürzel Wellenlänge
• Spektral-Rot R 700,0 nm
• Spektral-Grün G 546,1 nm
• Spektral-Blau B 435,8 nm
• Fr R g G b B
• Vektorielle Addition im Farbraum mit den Vektoren
  R G B
• -gt Umrechnung in ein XYZ-System, wobei Y die
  Leuchtdichte ist,
• X und Z bestimmen die Farbart -gt 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 RGBAmber
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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 85C
• 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
• EN61000-2-3

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Problem EN 61000-2-3

• Für Lampen gt25 W gilt Kat C
• Oberwellenströme werden relativ bewertet
• 3. Harmonische besonders kritisch
• Für Lampen lt25W gilt Kat D
• Absolutwerte sind relativ leicht einzuhalten

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Gleichrichter-Kondensator Netzteil
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Vally-Fill Methode