Hintergrundwissen

Die Lichtausbeute in lm/W ist das Maß für die Effizienz aller Lampen: bei einem Wert von ca.100 lm/W gilt eine Lichtquelle als hocheffizient. Die Lichtausbeute wird entweder nur für die Lampe selbst angegeben – als Lampen-Lichtausbeute – oder für das Beleuchtungssystem inklusive aller benötigten Betriebsgeräte als System-Lichtausbeute ( - falls die Geräte bekannt sind).

Für Lampen in haushaltsnahen Anwendungen wie z.B. Glühlampen kann die Effizienz anhand des Energy-Labels eingeschätzt werden (Details siehe unten).

Die EU arbeitet zur Zeit an einer Reform des Energylabels, in Zukunft soll es neue Energie-Effizienzklassen geben und diese für alle Lampentypen gelten.

Bei Entladungslampen wie Leuchtstofflampen oder Hochdruckentladungslampen sind zum Lampenbetrieb Vorschaltgeräte und Starter bzw. Zündgeräte erforderlich. Diese Betriebsgeräte verbrauchen auch Energie, erzeugen damit Klimagase und Kosten und fallen deshalb zunehmend unter Energiespar-Regelungen (vgl. ErP).

Betriebsgeräte können wie folgt klassifiziert werden:

• • Konventionelles Vorschaltgerät KVG:
• Diese Trafos oder Drosseln sind zwar robust mit langer Lebensdauer, haben aber hohe Verlustleistungen. Wenn technisch sinnvolle und effiziente Alternativen vorhanden sind, sind KVGs nicht mehr für Neu-Anlagen zu verwenden.
• • Verlustarmes konventionelles Vorschaltgerät VVG:
• Für manche Anwendungen kommen elektronische Betriebsgeräte nicht in Frage. Hier müssen besonders effiziente und hochwertige KVGs eingesetzt werden.
• • Elektronisches Vorschaltgerät EVG:
• EVGs sind deutlich effizienter als konventionelle Betriebsgeräte, da die Schaltungen darin weniger Masse haben und Lampentypen wie Leuchtstofflampen durch den Hochfrequenzbetrieb weniger Leistung aufnehmen. Die Lebensdauer ist allerdings je nach Art der verwendeten Bauteile (Warmstart-, Kaltstart-EVG) und der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit) begrenzt.
• • Starter:
• Sicherheitsstarter müssen nur bei jedem 4. Lampenwechsel getauscht werden, verbrauchen also weniger Material und Energie bei der Herstellung.
• • Zündgerät, Heißzündgerät:
• Ein Heißzündgerät muss während des Lampenbetriebs ständig bereit sein, verbraucht also Energie, andere Zündgeräte können abschalten, wenn sie dafür ausgelegt sind. Bei Warmstart-EVGs für Leuchtstofflampen mit Cut-Off-Technik wird die Wendelheizung abgeschaltet, spart dadurch Energie und verlängert die Lampenlebensdauer.

Leuchten-Betriebswirkungsgrad: 

• Unter genormten Bedingungen wird gemessen, was vom Lampenlichtstrom noch aus der Leuchte kommt. Er wird bestimmt von der Art der Lichtlenkung (Reflektoren) und den thermischen Verhältnissen in der Leuchte.

Beleuchtungswirkungsgrad:

• Die Beleuchtungsstärke beim Anwender wird gemessen und mit der Summe der Lichtströme aller eingesetzten Lampen ins Verhältnis gesetzt. Er hängt maßgeblich von der Lichtstärkeverteilung der Leuchte ab (direkt – indirekt), bei indirekter Beleuchtung zudem von den Reflexionseigenschaften des Raums.

Ziel: hoher Beleuchtungswirkungsgrad

Ein hoher Beleuchtungswirkungsgrad ist über eine helle Raumgestaltung, dem Anwendungszweck angemessen geplante Positionierung der Leuchten und vor allem einen hohen Leuchten-Betriebswirkungsgrad zu erreichen. Effiziente Reflektortechnik und wartungsfreundliche Konstruktionen mit geringer Verschmutzungsneigung z.B. durch eine höhere Leuchten-Schutzart (min. IP5x) sorgen für weniger Lichtverlust im Laufe der Zeit. Damit wird insgesamt weniger Energie verbraucht und die Wartungsintervalle können evtl. sogar verlängert werden.

Netzspannungs-Lampen zur Lichterzeugung im Haushalt müssen auf der Verpackung das Energylabel tragen. Das betrifft Glühlampen, Energiesparlampen und Leuchtstofflampen ohne Reflektor mit Leistungsaufnahme größer 4 W und Lichtstrom geringer als 6500 lm.

Lampen sind in Klasse A einzustufen, wenn:

•                 ____________
• W ≤ 0,15 √Φ + 0,0097·Φ (Leuchtstofflampen ohne integriertes Vorschaltgerät)
•                 ____________
• W ≤ 0,24 √Φ + 0,0103·Φ (andere Lampen)
•   mit W = Lampenleistung in W und Φ = Lichtstrom in lm

Wird eine Lampe nicht in Klasse A eingestuft, wird eine Referenzleistung W_R berechnet.

•                   ___________
• W_R = 0,88 √ Φ + 0,049·Φ  (bei Φ > 34 lm)
•  W_R = 0,02·Φ (bei Φ ≤ 34 lm)

Daraus wird der Energieeffizienz-Index ermittelt

•   E_I = W / W_R

Die Energieeffizienzklasse (Energylabel B – G) kann dann aus folgender Tabelle abgelesen werden:

Energylabel, Klasse                E_I Energie-Effizienz-Index

• B                                            <60%
• C                                              80%
• D                                              95%
• E                                            110%
• F                                            130%
• G                                         ≥ 130%

Außer effizienten Betriebsgeräten trägt Technik zum Betrieb nach Bedarf wie z.B. Präsenzkontrolle oder Leistungsreduzierung zur Gesamt-Energieeffizienz einer Beleuchtungsanlage bei. Dies erfordert gute Planung mit Sachkenntnis - da die Betriebsweise und die dafür nötigen Geräte (Dimmer, Bewegungsmelder) exakt auf die eingesetzte Lampentechnologie abgestimmt sein müssen. Außerdem entscheiden die Funktionalitäten und Eingriffsmöglichkeiten unter Umständen über die Akzeptanz des Gesamtsystems durch die Anwender.

Das bekannteste solche System ist die tageslichtabhängige Steuerung bzw. Regelung mit Präsenzkontrolle, die dimm- und ansteuerbare EVG erfordert. Dadurch ist eine in etwa konstante Beleuchtungsstärke im ganzen Raum und über den Tagesverlauf gesichert. Im Übrigen sind auch verschiedene Kombinationen von Techniken einsetzbar (nicht für alle Lampentypen!) wie Bewegungsmelder, Zeitschaltregelungen, Dimmen oder Halbnachtschaltung.

Anwendungszweck, Raumgegebenheiten und weitere Anforderungen z.B. emotionaler oder gesundheitlicher Art (circadiane Rhythmik, Farbverläufe, Konstantlicht etc.), Kosten, Wartungseigenschaften, etc. müssen in einer guten Lichtplanung berücksichtigt werden.

Danach können die Technologien und Komponenten ausgewählt werden:

• Bei Lampen kommt es nicht nur auf die Helligkeit an, die Kunst ist, den richtigen Kompromiss zwischen Lichtausbeute und Farbwiedergabe zu finden.
• Bei Leuchten sind LVK, Temperatur-Überlegungen, Montage und Wartung sowie Not- und Sicherheitsbeleuchtung zu berücksichtigen.

Mit den gewählten Lichtquellen – Lampen und Leuchten – und den bekannten Raumparametern kann dann eine Lichtplanung mit entsprechender Software (z.B. Dialux, Relux, Luxoworks,...) durchgeführt werden. Die Ergebnisse können dann anschaulich in Zahlenwerten, Grafiken und – je nach Lichtberechnungsprogramm – auch fotorealistisch dargestellt werden.