Veröffentlicht: 15. Dezember 2010
Kategorie: Fachartikel
Welche Probleme entstehen durch die direkte Messung der Beleuchtungsstärke für die Sollwerteinstellung und die indirekte Messung der Leuchtdichte für die Lichtregelung?
Unter der Voraussetzung, dass
– sich die spektrale Verteilung des Lichtes nicht ändert,
– der Einfallswinkel des Lichtes auf Lichtfühler und Luxmeter sich nicht ändert
– die Reflexionseigenschaften des Raumes im Erfassungsbereich des Lichtfühlers und des Luxmeters sich nicht ändern
besteht ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen dem Messwert des Lichtfühlers und der Beleuchtungsstärke, d.h., proportional zur Änderung der Beleuchtungsstärke ändert sich der Messwert des Lichtfühlers.
Damit ist es prinzipiell möglich, für die Lichtregelung der Beleuchtungsstärke als Istwert indirekt die Leuchtdichte zu erfassen.
Der Einfluss der spektralen Verteilung
Da bei einer Konstantlichtregelung sich im Laufe eines Tages das Mischungsverhältnis von Kunst- und Tageslicht und damit die spektrale Verteilung des Lichtes ändert, können bei konstant gehaltener Beleuchtungsstärke am Messort des Lichtfühlers unterschiedliche Messwerte entstehen. Das hat im Umkehrschluss zur Konsequenz, dass bei konstanten Messwerten am Lichtfühler (dies wird durch die Lichtregelung erreicht) sich unterschiedliche Beleuchtungsstärken ergeben.
Um das zu vermeiden, muss der unterschiedliche Einfluss von Tageslicht und Kunstlicht auf den Lichtfühler kompensiert werden. Dies geschieht bei den neuen Lichtreglern LR/Sx.16.1 durch einen Abgleich bei Kunstlicht und bei Tageslicht.
Dazu wird zunächst bei reinem Kunstlicht der Sollwert eingestellt. Der Lichtregler speichert dabei den dazu gehörenden Istwert des Fühlers als Sollwert und die dazugehörende Stellgröße für die Ansteuerung des Kunstlichtes. Danach fährt der Lichtregler die Stellgröße von 0…100 % durch und speichert ebenfalls die dazugehörenden Istwerte. Damit weiß der Lichtregler, welcher Istwert welcher Stellgröße bei reinem Kunstlicht entspricht.
Anschließend wird der Tageslichtabgleich durchgeführt. Dazu wird bei Tageslicht und ohne Zugabe von Kunstlicht der Sollwert eingestellt. Damit weiß der Lichtregler, welcher Istwert dem Sollwert bei reinem Tageslicht entspricht.
Aus den bei beiden Abgleichen ermittelten Werten errechnet der Regler die Korrekturfaktoren, die bei den unterschiedlichsten Mischungsverhältnissen von Tages- und Kunstlicht erforderlich sind, um trotz indirekter Erfassung der Leuchtdichte die Beleuchtungsstärke konstant zu halten.
Der Einfallswinkel des Lichtes auf Lichtfühler und Luxmeter
Wenn der Tageslichtabgleich bei diffusem Tageslicht, z. B. bewölktem Himmel, durchgeführt wird, stellt sich bei einem vorgegebenen Luxwert für die Beleuchtungsstärke beim Lichtfühler ein bestimmter Wert ein.Wird der Tageslichtabgleich bei strahlendem Sonnenschein durchgeführt, ist es möglich, dass sich – bei dem gleichen vorgegebenen Luxwert für die Beleuchtungsstärke – beim Lichtfühler ein davon deutlich abweichender Luxwert einstellt.
Gründe dafür sind z. B., dass durch den unterschiedlichen Einfallswinkel des Lichtes Lichtfühler und Luxmeter unterschiedlich beeinflusst werden oder dass Reflexionen an hellen oder spiegelnden Flächen auftreten, die zwar den Lichtfühler aber nicht das Luxmeter beeinflussen.
Die beste Lösung in solchen Fällen ist es, den Lichtfühler so zu versetzen, dass er bei den unterschiedlichsten Lichtverhältnissen auf die gleiche Art und Weise beeinflusst wird wie das Luxmeter. Üblicherweise geschieht dies durch Betrachten der Flächen unterhalb des Lichtfühlers und am Lichtfühler selbst bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen.
Eine in der Praxis üblicherweise aus Zeitgründen nicht durchführbare Methode ist, die optimale Position des Lichtfühlers durch Versuche zu ermitteln.
Ein Beispiel:
In einem nichtrepräsentativen Raum im Souterrain eines Gebäudes wurde an verschiedenen Positionen im Raum (in Teilungseinheiten der Decke (TE) angegebener Abstand zum Fenster) morgens und nachmittags mit einem Luxmeter an der Decke (rot) und auf Schreibtischhöhe (blau) die Beleuchtungsstärke und der Quotient Beleuchtungsstärke Boden/Decke ermittelt.
Wie aus den Diagrammen zu sehen ist, liegt am Morgen (keine direkte Sonneneinstrahlung in den Raum) der Quotient im Bereich zwischen 2,7 und 4,2, am Nachmittag hingegen (direkte Sonneneinstrahlung in den Raum) zwischen 0,9 und 6,6.
Dies bedeutet, in einer Entfernung von 3,5 Teilungseinheiten vom Fenster zeigt, unabhängig von der Art der Beleuchtung, ein Luxmeter an der Decke immer einen 3,75 x höheren Wert an als am Boden. An anderen Orten zeigen die beiden Luxmeter, abhängig von der Art der Beleuchtung, Werte an, die sich um einen mehr oder weniger großen Faktor unterscheiden. Aus Gründen der vereinfachten Handhabung wurden die Messungen mit zwei Luxmetern durchgeführt. Wollte man auf diese Art und Weise die optimale Position des Lichtfühlers ermitteln, dann müsste man die gleichen Messungen mit einem Luxmeter in Schreibtischhöhe und mit einem Lichtfühler an der Decke durchführen.
Durch die vereinfachte Messung mit zwei Luxmetern ist aber schon qualitativ erkennbar, worauf bei der Positionierung des Lichtfühlers zu achten ist. Man muss die Position finden, bei der das Luxmeter und der Lichtfühler bei unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen auf gleiche Art und Weise beeinflusst werden.
In der Praxis hat sich bisher gezeigt, dass in den meisten Fällen die optimale Position des Lichtfühlers im Bereich von Raummitte bis zum hinteren Drittel des Raumes, auf der von den Fenstern abgewandten Seite, liegt.
– sich die spektrale Verteilung des Lichtes nicht ändert,
– der Einfallswinkel des Lichtes auf Lichtfühler und Luxmeter sich nicht ändert
– die Reflexionseigenschaften des Raumes im Erfassungsbereich des Lichtfühlers und des Luxmeters sich nicht ändern
besteht ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen dem Messwert des Lichtfühlers und der Beleuchtungsstärke, d.h., proportional zur Änderung der Beleuchtungsstärke ändert sich der Messwert des Lichtfühlers.
Damit ist es prinzipiell möglich, für die Lichtregelung der Beleuchtungsstärke als Istwert indirekt die Leuchtdichte zu erfassen.
Der Einfluss der spektralen Verteilung
Da bei einer Konstantlichtregelung sich im Laufe eines Tages das Mischungsverhältnis von Kunst- und Tageslicht und damit die spektrale Verteilung des Lichtes ändert, können bei konstant gehaltener Beleuchtungsstärke am Messort des Lichtfühlers unterschiedliche Messwerte entstehen. Das hat im Umkehrschluss zur Konsequenz, dass bei konstanten Messwerten am Lichtfühler (dies wird durch die Lichtregelung erreicht) sich unterschiedliche Beleuchtungsstärken ergeben.
Um das zu vermeiden, muss der unterschiedliche Einfluss von Tageslicht und Kunstlicht auf den Lichtfühler kompensiert werden. Dies geschieht bei den neuen Lichtreglern LR/Sx.16.1 durch einen Abgleich bei Kunstlicht und bei Tageslicht.
Dazu wird zunächst bei reinem Kunstlicht der Sollwert eingestellt. Der Lichtregler speichert dabei den dazu gehörenden Istwert des Fühlers als Sollwert und die dazugehörende Stellgröße für die Ansteuerung des Kunstlichtes. Danach fährt der Lichtregler die Stellgröße von 0…100 % durch und speichert ebenfalls die dazugehörenden Istwerte. Damit weiß der Lichtregler, welcher Istwert welcher Stellgröße bei reinem Kunstlicht entspricht.
Anschließend wird der Tageslichtabgleich durchgeführt. Dazu wird bei Tageslicht und ohne Zugabe von Kunstlicht der Sollwert eingestellt. Damit weiß der Lichtregler, welcher Istwert dem Sollwert bei reinem Tageslicht entspricht.
Aus den bei beiden Abgleichen ermittelten Werten errechnet der Regler die Korrekturfaktoren, die bei den unterschiedlichsten Mischungsverhältnissen von Tages- und Kunstlicht erforderlich sind, um trotz indirekter Erfassung der Leuchtdichte die Beleuchtungsstärke konstant zu halten.
Der Einfallswinkel des Lichtes auf Lichtfühler und Luxmeter
Wenn der Tageslichtabgleich bei diffusem Tageslicht, z. B. bewölktem Himmel, durchgeführt wird, stellt sich bei einem vorgegebenen Luxwert für die Beleuchtungsstärke beim Lichtfühler ein bestimmter Wert ein.Wird der Tageslichtabgleich bei strahlendem Sonnenschein durchgeführt, ist es möglich, dass sich – bei dem gleichen vorgegebenen Luxwert für die Beleuchtungsstärke – beim Lichtfühler ein davon deutlich abweichender Luxwert einstellt.
Gründe dafür sind z. B., dass durch den unterschiedlichen Einfallswinkel des Lichtes Lichtfühler und Luxmeter unterschiedlich beeinflusst werden oder dass Reflexionen an hellen oder spiegelnden Flächen auftreten, die zwar den Lichtfühler aber nicht das Luxmeter beeinflussen.
Die beste Lösung in solchen Fällen ist es, den Lichtfühler so zu versetzen, dass er bei den unterschiedlichsten Lichtverhältnissen auf die gleiche Art und Weise beeinflusst wird wie das Luxmeter. Üblicherweise geschieht dies durch Betrachten der Flächen unterhalb des Lichtfühlers und am Lichtfühler selbst bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen.
Eine in der Praxis üblicherweise aus Zeitgründen nicht durchführbare Methode ist, die optimale Position des Lichtfühlers durch Versuche zu ermitteln.
Ein Beispiel:
In einem nichtrepräsentativen Raum im Souterrain eines Gebäudes wurde an verschiedenen Positionen im Raum (in Teilungseinheiten der Decke (TE) angegebener Abstand zum Fenster) morgens und nachmittags mit einem Luxmeter an der Decke (rot) und auf Schreibtischhöhe (blau) die Beleuchtungsstärke und der Quotient Beleuchtungsstärke Boden/Decke ermittelt.
Wie aus den Diagrammen zu sehen ist, liegt am Morgen (keine direkte Sonneneinstrahlung in den Raum) der Quotient im Bereich zwischen 2,7 und 4,2, am Nachmittag hingegen (direkte Sonneneinstrahlung in den Raum) zwischen 0,9 und 6,6.
Dies bedeutet, in einer Entfernung von 3,5 Teilungseinheiten vom Fenster zeigt, unabhängig von der Art der Beleuchtung, ein Luxmeter an der Decke immer einen 3,75 x höheren Wert an als am Boden. An anderen Orten zeigen die beiden Luxmeter, abhängig von der Art der Beleuchtung, Werte an, die sich um einen mehr oder weniger großen Faktor unterscheiden. Aus Gründen der vereinfachten Handhabung wurden die Messungen mit zwei Luxmetern durchgeführt. Wollte man auf diese Art und Weise die optimale Position des Lichtfühlers ermitteln, dann müsste man die gleichen Messungen mit einem Luxmeter in Schreibtischhöhe und mit einem Lichtfühler an der Decke durchführen.
Durch die vereinfachte Messung mit zwei Luxmetern ist aber schon qualitativ erkennbar, worauf bei der Positionierung des Lichtfühlers zu achten ist. Man muss die Position finden, bei der das Luxmeter und der Lichtfühler bei unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen auf gleiche Art und Weise beeinflusst werden.
In der Praxis hat sich bisher gezeigt, dass in den meisten Fällen die optimale Position des Lichtfühlers im Bereich von Raummitte bis zum hinteren Drittel des Raumes, auf der von den Fenstern abgewandten Seite, liegt.