Transcript Farben, Licht und Watt - Generationswechsel in der

Seniorenakademie 08.12.2010
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel in der Beleuchtungstechnik
„Ein Experimentalvortrag zum Übergang von der guten alten Glühbirne zu mehr Farben,
Licht und Energieeffizenz - Der Generationswechsel in der Beleuchtungstechnik„
Prof. Dr.-Ing. B. K. Glück & Prof. Dr. rer. nat. F. Weidhase HS Lausitz, IEM
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Einführung
Lichttechnische Größen
Varianten und Beispiele für Leuchtmittel
Vergleichende Messungen mit Leuchtmitteln
Farbe macht das Licht
Experimente
Fazit
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
1 Einführung
These zum Generationswechsel
Fackel  Kerze bzw. Öl
Kerze  Petroleumlampe bzw. Öl
Petroleumlampe  Gaslampe (Katalyt)
Gas- / Petroleumlampe  Glühlampe
Glühlampe  Leuchtstofflampe
Leuchtstofflampe  Halbleiter (LED, OLED)
und dann ??
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
2
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2 Lichttechnik
Tra n sm issio n
Re fle ktio n
Em issio n
Ab so rp tio n
Wechselwirkung von Lichtquant E = h*v [J = Ws] mit Körper
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
3
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.1
Beziehungen visuelle und photonische Energie
Lichtmenge: Qv = Wv= h*v = Fv*t
[lm*s, lm*h] (v = visuell)
Lichtstrom - Zeit - Produkt
Strahlungsfluss: Qe = h*v = Fe*t
(e = energetisch)
[keV, Ws, J]
Lichtstrom - Zeit - Produkt
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
4
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.2 Beziehungen Lichtstrom
Strahlungsfluss
Lichtstrom: Fv*= dQv / dt = Iv * W
[lm*s/s, lm/sr*sr]
W – Raumwinkel [sr]
Strahlungsfluss: Fe = dQe / dt = dWe / dt
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
[Ws/s = J/s = W]
5
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.3 Lichtemission
Strahlstärke: Ie = Fe / W = dFe / dW [W/sr]
z. B. LED: 0,2 … 100 mW /sr
Lichtstärke: Iv = Fv / W = dFv / dW
[cd = lm/sr]
t2
Lichtmenge: Wv = Qv =
 F v  dt
= dWe / dt [Ws/s = J/s = W]
t1
z. B.:
100 W – Glühlampe:
Fv = 1380 lm*1000h = 1,38 Mlm*h
36 W – Leuchtstofflampe: Fv = 3400 lm*8000h = 27,6 Mlm*h
3 W - LED (kaltweiß):
Fv = 270 lm * 30000h = 7100 Mlm*h
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
6
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.4 Lichtabsorption auf einer Fläche A2
Bestrahlungsstärke: Ee = dFe /dA2 = Ie / r² [W/m²]
Zusammenhang mittels Farbtemperaturfaktor KF:
Ev = KF * Ee
z. B. KF = 1000 cm²lx/mW für Sonnenlicht bei TF = 6000K
Beleuchtungsstärke: Ev = dFv / dA2 = Iv / r² - Helligkeitsmaß
[lm/m², lx, cd*sr/m²]
z.B.: Sonnentag 21.06.: Ev = ca. 60.000 – 100.000 lx
trüber Wintertag: Ev = ca. 300 lx
Arbeitsplatz: Ev = 500 lx; Vollmond: Ev = 0,25 lx
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
7
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.5 Die Sache mit dem Raumwinkel W
A2
A1
r0 = 1 m
A0
Iv
W
W
W

F v = Iv* W  1 lm
I v = 1 cd = 1 lm /sr
W = 1 sr
WKugel = 4πr²/r² = 4π sr = ca. 12,57 = 360grd (!)
Umrechnung mit Öffnungswinkel a: WKugel = 2π(1-cos(a*π/360))
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
8
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.6 Was steht auf der Verpackung?
Elektrische Leistung: P = U*I =
[V*A, W]
Lichtstrom: Fv*= dQv / dt = Iv * W
[lm*s/s, lm/sr*sr]
Lichtstärke: Iv = Fv / W = dFv / dW
[cd = lm/sr]
Beleuchtungsstärke: Ev = dFv / dA2 = Iv / r²
[lm/m², lx, cd*sr/m²]
Abstrahlwinkel a [grd]
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
9
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
2.7 Wie rechnen?
Beleuchtungsstärke [lx] – Lichtstrom [lm] –
Lichtstärke [cd]
d = 1380 mm
Halogen
d = 690 mm
50 W
a = 38 grd
450 lx
d = 2070 mm
200 lx
1800 lx
1m
Candela – Lumen
2m
3m
Lumenrechner http://www.lumenrechner.de/
Seniorenakademie 8.12.2010
(LED)
http://www.leds.de/Candel
a-zu-Lumen/
B. K. Glück & F. Weidhase
10
Farben, Licht und Watt - Generationswechsel
4 Experimente mit 3 verschiedenen Leuchtmitteln
einschl. OLED
5 - 7 siehe Koll. Weidhase
Seniorenakademie 8.12.2010
B. K. Glück & F. Weidhase
11