Hochschule Mittweida

Hochschule Mittweida

University of Applied Sciences

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

Arbeitswissenschaft

Prof. Dr. H. Lindner91

4. Licht, Beleuchtung, Sehen

Faktoren der Arbeitsumwelt wirken leistungsfördernd bzw. leistungshemmend

Belastungen = Stressoren

Beanspruchungen

Aktivationsniveau

Stressoren Arbeitsumwelt

SchallSchall LichtLicht KlimaKlima Luftverun-Luftverun-reinigungenreinigungen




Arbeitswissenschaft


Innere Uhr im Hypothalamus = Hormonzentrum, Nervenzentrum in Form SCN-Zell-haufen =SupraChiasmatische Kerne (Funktion unerforscht) plaziert; innere Uhrarbeitet im 25 h Takt; Hell-Dunkel-Wechsel zwischen Tag und Nacht synchronisiertmit 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

HypothalamusSehnerv

Schon in der Schöpfungsgeschichte wird Licht zentrale Rolle eingräumt

„ Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde, Und die Erde war wüst und leerUnd Gott sprach es werde Licht und es ward LichtUnd Gott sah, daß das Licht gut warDa schied Gott das Licht von der Finsternis

Moses 1/ 1-4

„ego sum lux mundi




Arbeitswissenschaft


Konsequenzen der Taktierung der Tagesrhythmik durch die innere Uhr

100 - 300

- Schlafbedürfnis extrem hoch; Körpertemperatur mit 36,60 C erreicht Tiefstand, Blutdruck am niedrigsten, Leistungs- fähigkeit „gleich Null“

meiste tödliche Verkehrsunfälle im Straßenverkehr

400- 500 Risiko für Asthmaanfälle (80 %)

800- 900 Puls und Körpertemperatur steigen an

Massive Ausschüttung von Sexualhormonen

Optimale Liebesstunde 800




Arbeitswissenschaft


900 - 1200- Aktivitäten steigen weiter an; Herz-Kreislaufmedikamente wirken optimal; Denk- und Sprachfähigkeit sind besonders ausgeprägt Optimal für Prüfungsvorbereitung und Problemlösungen

1300 - zweites großes Tagestief Fieberkranke fühlen sich besonders matt mit Körpertemperatur geht auch „Stimmung in den Keller“ Mittagsschläfchen genauso wichtig wie Nachtschlaf

1500- geringstes Schmerzempfinden (massive Ausschüttung von Glückshormonen)

Beste Zeit für Zahnarzttermin

1600- 1800 Topathleten brechen RekordeMuskeln optimale Leistung

1900- 2000 Leber vernichtet Alkohol am effektivsten

Körpertemperatur sinkt,Entspannungsphase,Rheumamittel einnehmen




Arbeitswissenschaft


Jede Lebensform entsprechend der inneren Uhr hat einen spezifischencircardianen Lebensrhythmus

Löwe schläft 20 h / TagGiraffe schläft 20 Min./ Tag

Nicht Sonne und Jahreszeiten beherrschen den jahrmillionen geprägtenNicht Sonne und Jahreszeiten beherrschen den jahrmillionen geprägtenBiorhythmus des Menschen sondern Kunstlicht und künstlicheBiorhythmus des Menschen sondern Kunstlicht und künstlicheKlimatisierungKlimatisierung

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 1999 90h/Woche; EG-Durchschnitt 68h/Woche

Jeder 5. Erwerbstätige muß sich in Deutschland mit Nachtarbeit „plagen“

Konflikt zwischen Bedürfnissen der Gesellschaft und Bedürfnissen desständig überforderten Körpers nehmen zu

Jeder 4. Deutsche leidet unter Schlafproblemen= Epidemie aller IndustrienationenJeder 4. Deutsche leidet unter Schlafproblemen= Epidemie aller Industrienationen Störung des gesamten ImmunsystemsStörung des gesamten Immunsystems




Arbeitswissenschaft


Arbeitsmedizinische Konsequenzen/Therapien

Lichtbehandlung contra Winterdepression

Licht macht „wach“ bei Beleuchtungsstärken > 2500 Lux

- 40 Minuten Lichtsitzung am Morgen bei 10 000 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

• 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)

da

6000 Lux macht im Kontrollraum Nacht zumTag




Arbeitswissenschaft


Lichttherapie mit dem neuen „light visor“

- Umstellung der inneren Uhr (gegen Jet-lag“ schon im Flugzeug

Licht = Werkzeug für Technologen und ArbeitsgestalterLicht = Werkzeug für Technologen und Arbeitsgestalter

Beispiele




Arbeitswissenschaft


Relative Sehleistung bei Sortiervorgängen

Häufigkeit von Dateneingabefehlern

Steigerung der Reaktions-geschwindigkeit auf akustische Signale




Arbeitswissenschaft


4.1 Bedeutung des Lichtes für den arbeitenden Menschen

Sensibilität der menschlichen Sensorik

80 % aller Informationen über Auge80 % aller Informationen über Auge

10 % aller Informationen über Ohr5 % 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 !!




Arbeitswissenschaft


4.2 Physiologie des SehensSeitlicher Augenmuskel

Sehnerv

Sehgrube

Blinder FleckNetzhaut

Lederhaut

Glaskörper

Pupille

Hornhaut

Linse

Regenbogenhaut

Zillarmuskel

Sehachse

12

3

ZNS

Augenfunktionen werden durch 3 Regelkreise definiert




Arbeitswissenschaft


1. Fixieren = Hinwenden des Auges zum Sehobjekt

Blickwinkeländerung durch seitlichen Augenmuskel

Optimales Fiexierfeld = Gebrauchsblickfeld :

+/- 15+/- 1500 bezüglich der Sehachse bezüglich der Sehachse

Beispiel: Computerarbeitsplatz

Beispiel : Bildschirm• nur 8-10 Zeichen (12 dpi TimesRoman) werden ohne Fixierwechsel scharf wahrgenommen




Arbeitswissenschaft


2. 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)




Arbeitswissenschaft


4. Adaption = Anpassen des Auges an Leuchtdichteunterschiede

Rezeptorenwechsel in Netzhaut

Dunkeladaption : Zapfen auf Stäbchen bis 30 min

Helladaption : 0.05 s




Arbeitswissenschaft


Prinzipielle Anforderungen zur Gestaltung des Arbeitssystems resultierend aus der Physiologie des Auges

1. Sehaufgaben mit hohen Anforderungen im optimalen1. Sehaufgaben mit hohen Anforderungen im optimalen Gesichtsfeld plazierenGesichtsfeld plazieren

2. Optimale Zuordnung Sehentfernung - Objektgröße2. Optimale Zuordnung Sehentfernung - Objektgröße

3. Harmonische Helligkeitsverteilung am Arbeitsplatz3. Harmonische Helligkeitsverteilung am Arbeitsplatz • Kontrastverhältnisse maximal 1: 10Kontrastverhältnisse maximal 1: 10

• keine extremen Leuchtdichteunterschiedekeine extremen Leuchtdichteunterschiede ( bei Blickwechsel, Verlassen helle Räume- dunkle Gänge)( bei Blickwechsel, Verlassen helle Räume- dunkle Gänge)




Arbeitswissenschaft


Psychonervale Reaktionen infolge Nichtbeachtung der Grundforderungen anBeleuchtungssysteme

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




Arbeitswissenschaft


5.2 Lichttechnische Größen Einordnung des Lichtes in das Spektrum elektromagnetischer Wellen

3.101

3.1012 km

3.1011

3.1010

3.109 m

3.108

3.107 cm

3.106 mm

3.102

3.100 nm

3.1016

3.10-2

3.10-4

3.10-7

We

lle

nlä

ng

e

Fre

qu

en

z in

Hz

1024

1021

1019

1016

1015

3.103 1014

1012

109

108

107

106

101

Kosmische Strahlung

Gamma-Strahlung

Röntgen-Strahlung

Ultraviolett

Infrarot

Mikrowellen

Kurzwellen

Mittelwellen

Langwellen

Sichtbares Licht

Wellenlänge in nm Spektralfarbe DIN 6164

380

500

580

600

780




Arbeitswissenschaft


Physikalische Kenngrößen

1. Lichtstärke - Maßeinheit: Candela (gr. Kerze) cd- Formelzeichen I

Maß der Strahlung in einen definiertenMaß der Strahlung in einen definiertenRaumwinkelRaumwinkel

Def.: 1 cd ist die Lichtstärke eines schwarzen Strahlers von einer Fläche 1 cm2 die bei einer Temperatur des erstarrten Platins (220420 K) emittiert wird

Maßangabe für Helligkeit bei alten Leuchtsystemen




Arbeitswissenschaft


Lambert`sches Gesetz

Die Lichtstärke einer strahlenden ebenen Fläche ist in Richtung des Austrahlungs-winkels dem Cosinus dieses Winkels proportional

cos0 II

Beleuchtungssysteme besitzen charakteristische

LichtstärkeverteilungskurvenLichtstärkeverteilungskurven

Beispiele

Glühlampe

Leuchtstofflampe




Arbeitswissenschaft


Bezeichnung typischer Lichtstärkeverteilungskurven




Arbeitswissenschaft


Lichtstärkeverteilungskurven von Lichtbändern mit Leuchtstofflampen (Siemens 1998)




Arbeitswissenschaft


2. Lichtstrom - Maßeinheit Lumen, lm- Formelzeichen

Maß für die gesamte Lichtleistung einerMaß für die gesamte Lichtleistung einerLichtquelleLichtquelle

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

1 lm

1m

1 cd1m2




Arbeitswissenschaft


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

I

- mit der Gesamtoberfläche der Kugel (r=1) wird

424 rA

- damit ergibt sich der maximale Lichtstrom einer Lichtquelle zu

II 4maxmax

und die Lichtausbeute

PLampe




Arbeitswissenschaft


Lichtstrom und Lichtausbeute ausgewählter Lampentypen

Nennleistung in W in Lichtstrom in lm Lichtausbeute

Einfachwendel 60 600 10,0

Einfachwendel 100 1220 12,6

Natriumdampflampe 100 5500 55,0

Hg-Hochdrucklampe 200 8500 42,5

Leuchtstofflampe 40 2000 39,0

Glimmlampe 2 1 0,5

Xenon-Lampe 150 3200 21.9




Arbeitswissenschaft


3. Beleuchtungsstärke- Maßeinheit Lux, lx- Formelzeichen E

Je Flächeneinheit (Wand,Arbeitsfläche) Je Flächeneinheit (Wand,Arbeitsfläche) einfallender Lichtstrom (auch reflektierteseinfallender Lichtstrom (auch reflektiertesLicht)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

r1

r2

1000 lm

100 lx

1 m2

E1

25 lx

4 m2

E2

Die Beleuchtungsstärke nimmtbei divergierender Strahlung imumgekehrten Verhältnis zum Quadratder Entfernung von der Lichtquelle ab

Verdopplung des Abstandes Lichtquelle -beleuchtete Fläche:Beleuchtungsstärke sinkt auf 1/4

21

22

2

1r

r

E

E




Arbeitswissenschaft


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

10 0,33

20 0,5030 0,6640 1,0050 2,00

60 5,00




Arbeitswissenschaft


2r

IE

cos senkrechtEEBeleuchtungsstärke der Arbeitsfläche:Beleuchtungsstärke bei senkrechtemEinfall mal Cosinus Einfallswinkel

Ausgewählte Beleuchtungsstärken verschiedener Lichtquellen

Lichtquelle Beleuchtungsstärke in lx

Bemerkungen

Klare Neumondnacht 0,01 Orientierung noch möglich

Vollmondnacht 0,24 Lesen noch möglich

Straßenbeleuchtung bis 50 Beginn Farbunterscheidung

Gute Arbeitsplatzleuchten 200 - 2000

Trüber Wintertag bis 4000

Bedeckter Sommertag bis 30 000

Sommermittag (Sonnen-schein 100 000 Absolutblendung




Arbeitswissenschaft


Beleuchtungsstärkeverteilungen

Mastansatzleuchte

Raumbeleuchtung




Arbeitswissenschaft


4. Leuchtdichte -Maßeinheit cd/cm2 ( 1 Stilb=1sb)- Formelzeichen L

Maß für die Lichtstärke einer ge-Maß für die Lichtstärke einer ge-sehenen Fläche (Quotient aus Licht-sehenen Fläche (Quotient aus Licht-stärke und scheinbar gesehener Leucht-stärke und scheinbar gesehener Leucht-flächefläche

LeuchtflächeLi

chts

tärk

e

Gesehene Fläche:A . cos ß

ß

cosA

IL

AL

Leuchtdichte einer vomLichtstrom getroffenenweißen Fläche

2r

IL

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

2/00048,022200

60cmcd

cm

cdL




Arbeitswissenschaft


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 besitzenwird 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 10-3

Leuchtstofflampe 1500 W 15 000

Mattierte Glühlampe 60 W 105

Sonne 1,5 x 109

Vollmond 3000

Xenon-Lampe 1010

bedeckter Himmel 3000 - 8000

Kerzenflamme 6000

Schriftzeichen CRT-Bildschirm 20 - 180




Arbeitswissenschaft


5. Reflexionsgrad- Verhältnis auffallendes Licht zu reflektiertes Licht

- Formelzeichen

Die Leuchtdichte eines beleuchteten Gegenstandes entsprichtder Beleuchtungsstärke auf dem Gegenstand multipliziert mit dem Reflexionsgrad

EL

Ausgewählte Materialien und deren Reflexionsgrade

Material Reflexionsgrad

Silber,poliert 0,80- 0,95Aluminium,poliert 0,60 - 0,72

Stahl,poliert 0,66 -0,60 Zeichenpapier 0,70 - 0,85Beton 0,40 -0,50

Holzfaserplatten 0,30 - 0,40Dunkle Vorhänge 0,10 -0,30

Anstriche

Weiß 0,76 -0,85Strohfarben 0,55 -0,65

Mittelbraun 0,27 -0,41Dunkelgrün 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 - 0,40Instrumente : 0,20 -0,50




Arbeitswissenschaft


5.3 Gestaltung von Beleuchtungssystemen

• Beleuchtungsstärke•Beleuchtungsverteilung• Leuchtdichteverteilung

Beleuchtungsniveau

Licht,Farbe

Gütemerkmale von Beleuchtungssystemen

BlendungsvermeidungBlendungsvermeidung

Schattigkeit

Richtung




Arbeitswissenschaft


Zu Beleuchtungsniveau

Schwierigkeit der Sehaufgabe NennbeleuchtungsstärkenNennbeleuchtungsstärkenDIN 5035DIN 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

123456789101112

1530601202505007501000150020003000>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)




Arbeitswissenschaft





Arbeitswissenschaft


Zu Licht und Farbe

Psychologische Wirkungen der Lichtfarbe

Farbtemperaturen spezifischer Beleuchtungssysteme und geforderte Beleuchtungs-stärken lösen ergotrope Stimmungsempfindungen aus

Beeinflussung der psychophysischen LeistungsbereitschaftBeeinflussung 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 525

Dunkelrotglut 700

Kirschrotglut 850

Hellrotglut 950

Gelbrotglut 1100

beginnende Weißglut 1300

Weißglut 1500




Arbeitswissenschaft


Ausgewählte Lichtquellen und deren Farbtemperatur in 0K

Kerzenflamme 1500 Sonnenauf -und Sonnenuntergang 2500 Glühlampe 2600-2900 Halogenlampe 3700 Sonnenlicht,mittags 5800 bewölkter Himmel 8000 blauer Himmel 10 000

Je höher der Wert, desto größer Blauanteil im Licht, je niedrigerder Wert desto größer Rotanteil ;

Videokameras zwecks natürlicher Farbwiedergabe Weißabgleich bei spezifischen Beleuchtungssystemen

Leuchtstofflampen

tageslichtweiß(tw) : 6500 0 Kneutralweiß (nw): 4000warmweiß (ww): 3000

Techn.Paramater Hochleistungs-Xenon-Lampe XBO 10 000 (OSRAM- 2000 Katalog)

- elektr. Leistungsaufnahme: 10 kW- Gleichstrom: 180 A- Lichtstrom: 600 000 lm- Lichtstärke:50 000 cd- Farbtemperatur: 6 0000 K




Arbeitswissenschaft


Zusammenhang Farbtemperatur, Beleuchtungsstärke, Behaglichkeitsempfinden




Arbeitswissenschaft


Farbwiedergabeindex für Lichtquellen

= %-Anteil des Spektrums des Beleuchtungssystems im Vergleich zumSpektrum des Sonnenlichtes

Charakterisiert Farbwiedergabequalität einer Lichtquelle

Alle Lampensysteme weisen typische emmmitierte Farbspektrenund damit spezifische Farbwiedergabeeigenschaften auf

StufeFarbwiedergabeindex

%-AnteilSonnenlicht

Anwendung

1 85 - 100 Farbmusterung

2 70 - 84 Büro

3 40 - 69 mech.Werkstätten

4 < 40 Gießerei




Arbeitswissenschaft


Lampentypen und ihre spezifischen Farbspektren

400 nm violett450 nm lau500 nm grün600 nm gelb650 nm rot700 nm braunrot

Tageslicht

Glühlampenlicht




Arbeitswissenschaft



Hg-Hochdruck

Na-Hochdruck

Na-Niederdruck




Arbeitswissenschaft


Leuchtstofflampen


Neutralweiß

Warmweiß

Tageslichtweiß




Arbeitswissenschaft


Halogen-Metalldampf





Arbeitswissenschaft


Zu Blendung

Nach DIN werden 5035 werden Beleuchtungssysteme in 3 Güteklassen derDirektblendung eingeteilt

In Blickrichtung dürfen Leuchten innerhalb des Gesichtsfeldes bestimmteLeuchtdichten nicht überschreiten

A

B

C

3000

1500

500 500 500 500

4000

1800

7000

2700

30000

10000

< 4

50

ke

ine

Fo

rde

r un

ge

nn

ac

h D

IN 5

03

5

Werte bezogen E=500 lx , 850 mm Arbeitshöhe

850 750 650

450

A : deckenbündige Einbauleuchten,langgestreckte Leuchten, parallel BlickrichtungB: quadratische und runde Leuchten mit leuchtenden Seiten, quer BlickrichtungC: leuchtende Decken




Arbeitswissenschaft


4. 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




Arbeitswissenschaft


Konsequenzen

• Lichteinfall für Einzelplatzbeleuchtung (Arbeitsplätze,Maschinenplätze) möglichst „durch den Kopf“ und parallel zur Blickrichtung - maximale Abweichung zur Senkrechten: 15 -200 (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)




Arbeitswissenschaft


5.4 Dimensionierung von Beleuchtungsanlagen

5.4.1 Lichtstrommethode

Voraussetzungen

1. En vorgegeben2. Leuchten haben keine Richtcharakterristik3. 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




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 m2

3. Erforderliche Beleuchtungsstärke :

Prof. Dr. H. Lindner

DIN 5035 EEnn= 500 lx= 500 lx

4. Beleuchtungsart: vorwiegend indirekt

Auszug DIN 5035 : Stufen der Nennbeleuchtungsstärke (12 Stufen)

5

6

7

8

500

700

1000

1500

Normale Sehauf-gaben mit mittlerenDetails

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,elektronischeBauelemente,Farbkontrolle

Schwierige Sehauf-gaben,kleine Details

Stufen En Sehaufgabe Beispiele




Arbeitswissenschaft


5. Lampentyp/Leuchtentyp : LS65 ww30, zweilampige Rasterleuchte

Kenndaten Leuchtstofflampen (OSRAM 1999,techn.Hinweise)

WPlmLa 79;4000




Arbeitswissenschaft


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 :

nh

bak

8,02,0 k = 3,45

9. Reflexionsgrad-Anstrichsystem :

50,0

65,0

W

D




Arbeitswissenschaft


10. Beleuchtungswirkungsgrad

50,0

65,0

W

D

5,0.caB

11. Verminderungsfaktor

k = 0,8




Arbeitswissenschaft


12. Mittlere Beleuchtungsstärke : lxlx

vnE

mE 6258,0

500

13 .Gesamtlichtstrom :lm

mlx

B

AmE 859388,0

275,68625

14. Lampenanzahl :

lm

lm

Lan

4000

85938 = 22 Lampen = 11 Rasterfeldleuchten

•Es müssen 11 Rasterleuchten an der Decke konzentrisch installiert werden• Die elektr. Anscnlußleistung für das Beleuchtungsystem beträgt 1,738 kW




Arbeitswissenschaft


Zu B

- der tatsächliche Lichtstrom der Lampe beträgt lmWlmW 28000/70400

- damit müssen alle in der Lichtstärkeverteilungskurve angegebenen Werte Normierung der Kurven auf 1000lm ) um den Faktor

281000

28000 lm

lmk

korrigiert werden

- in Abhängigkeit der Korrektur ergeben sich für die Beleuchtungsstärken am Boden des beleuchteten Platzes




Arbeitswissenschaft





Arbeitswissenschaft


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

0504,8

10arctanarctan

m

m

h

r

- nach der Lichtstärkeverteilungskurve c des Lampenherstellers ergibt sich für 050eine Lichtstärke von cdI 180

( * Lichtstärkeverteilungskurven auf 1000 lm Gesamtlichtstrom bezogen)




Arbeitswissenschaft


IA

E ;

- damit beleuchtet der Lichtstrom in der Ent- fernung r eine Kalottenoberfläche

02;

0

2

r

IEhA

Steradiantsr 110

(Der vom Kreiskegel begrenzte Raumwinkel schneidetdie Kalottenoberfläche von 1 m2 heraus )

- damit erzeugt der unter dem Winkel gegen das Lot ausgestrahlte Lichtstrahl die wirksame Beleuchtungsstärke von

02

cos

r

IE

- damit wird lxsrcd

h

IE 678,01

24,8

0503cos18002

3cos

- da IE Folgt für die geforderte Beleuchtungsstärke von 20 lx

cdcd

cdlx

E

IEI 5310

678,0

18020

- der notwendige Lichtstrom ergibt sich nach

lmcd

cdlm

I

IzuII 29500

180

53101000

- mit der Lichtausbeute WWlm

lmPwird

PL 400/70

29500




Arbeitswissenschaft


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 Sockelals 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)




Arbeitswissenschaft


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

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

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




Arbeitswissenschaft

Prof. Dr. H. Lindner147a

Sonderleuchten für Operationsräume

Hochschule Mittweida

Documents

Transcript of Hochschule Mittweida