Optimale Beleuchtung für die Industrie Eine maßgeschneiderte Lichtlösung für Unternehmen

Autor / Redakteur: Manfred Leßner, Marco Friedrich und Artur Grösbrink * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Richtig eingesetztes Licht sorgt am Arbeitsplatz für Wohlbefinden und steigert die Motivation. In einem ansprechendem Gehäuse verpackt, wirkt das Leuchtensystem stimmig.

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Beleuchtung im Testlabor: Das Lichtkonzept der BSH Hausgeräte wurde zusammen mit Osram und LI-EX entwickelt.
Beleuchtung im Testlabor: Das Lichtkonzept der BSH Hausgeräte wurde zusammen mit Osram und LI-EX entwickelt.
(Osram Opto Semiconductor)

Gründe für Energie-Einsparungen gibt es viele: seien es steigende Kosten oder ein größeres Umweltbewusstsein. Gerade in mittleren und großen Unternehmen mit mehreren Standorten und damit vielen, in der Regel mehrstöckigen Gebäuden ist die Beleuchtung aller Büroräume, Labore und Hallen ein großer Energie- und Kostenfaktor. In Kombination mit einer intelligenten Steuerung bieten Lichtlösungen ein Sparpotenzial von bis zu 70 Prozent. Am Regensburger Standort der BSH Hausgeräte hat eine moderne Beleuchtung für sein neu errichtetes Systemtestlabor in Auftrag geben. Die im Januar 2015 fertiggestellte, energieeffiziente Lichtlösung von LI-EX und Osram Opto Semiconductors bietet den Mitarbeitern beste Lichtqualität mit LEDs.

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Wenn sich die LED-Leuchte dem Kundenwunsch anpasst

Verschiedene Studien zeigen, das richtiges Licht am Arbeitsplatz nicht nur das Wohlbefinden fördert, sondern auch die Leistungsbereitschaft steigert. Dabei spielt eine ausreichende Helligkeit eine wichtige Rolle, gerade in Räumen mit wenig oder keinen Fenstern. Es ergeben sich etliche spezifische Anforderungen an das Lichtkonzept hinsichtlich Blendfreiheit, Flexibilität und Beleuchtungsstärke.

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Im Überblick: Die Duris E 5 von Osram

Die kompakte Duris E 5 im SMT-Gehäuse bietet einen kompakten Formfaktor von 5,6 mm x 3,0 mm und einen weiten Abstrahlwinkel von 120°. Laut der Produktseite von Osram sind neun verschiedene Ausführungen verfügbar. Die Farbtemperaturen reichen von 2700 bis 6500 Kelvin. Der Color Rendering Index (CRI) wird von mindestens 70 bis 90 angegeben. Mit einem optischen Wirkungsgrad von 112 lm/W erreicht die LED eine Farbtemperatur von 5000 K. Als technische Grundlage für die Lichtemission wird InGaN auf Saphire verwendet.

Bei der Beleuchtung des Testlabors entschied sich der Regensburger Standort, der Elektronik für Hausgeräte entwickelt, für ein Lichtkonzept mit Leuchtdioden. Konkret wollten die Projektleiter den hohen Qualitätsanspruch, den sie in Bezug auf ihre Produkte verfolgen, auch für ihre Mitarbeiter sicht- und fühlbar machen. Die Lichtqualität muss an den Laborarbeitsplätzen besonders gut sein, die Helligkeit höheren Ansprüchen genügen. Vorgabe waren mindestens 750 Lux pro Arbeitsplatz. Ebenfalls wichtig war eine stets gleiche Lichtfarbe, also eine hohe Farbhomogenität aller Lichtquellen – und das über die gesamte Lebensdauer.

Das globale Osram-Netzwerk

Die BSH wählte LED-Leuchten der Firma LI-EX, einem Unternehmen mit Sitz in der Nähe von Regensburg. Das Unternehmen ist ein langjähriger, zertifizierter Partner des globalen Osram-Netzwerks „LED Light for you“ im Umfeld kompletter Lichtlösungen. Ausgewählt wurde das MicroLine-System (MLS-P) von LI-EX, das für die Raum- und Arbeitsplatzbeleuchtung entwickelt worden ist und deren Passform kundenspezifisch geändert werden kann. Die mit 27 mm x 35 mm Querschnitt messende Leuchte lässt sich in Aufbau- und Pendelmontage anbringen. Und das für die direkte und indirekte Beleuchtung. Eine einzelne Leuchte misst in der Länge maximal 3 m.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS Sonderheft LED- und OLED-Beleuchtungstechnik I erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Bei direkter Lichtabgabe kann mit einer weißen opaken Abdeckung, einem Reflektor oder einer Microprismen-Abdeckung gearbeitet werden, bei indirektem Licht mit Diffusor. In der verwendeten Variante der MLS-P wurde für den direkten Lichtanteil nach unten die Version mit 24 W und 1760 lm/m mit Microprismen-Abdeckung eingesetzt. Beim indirekten Lichtanteil nach oben die Leistung von 11 W und 760 lm. Saldiert ergibt das 2520 lm/m. Die Leuchte ist in Farbtemperaturen von 2700, 3000, 4000 und 5000 K verfügbar, wobei der Kunde das Neutralweiß bei 4000 K auswählte. Diese Lichtfarbe erhöht mit ihrem Blauanteil die Konzentrationsfähigkeit und vermeidet vorzeitige Ermüdung. Die Farbwiedergabequalität CRI (Ra) liegt bei 85.

Blendfreies Licht auf der Arbeitsoberfläche

Das moderne Design der Leuchte mit einer Oberfläche aus gebürstetem Aluminium sowie der sehr filigranen und gleichzeitig technischen Bauform integrierte sich gut in das Labor bei BSH. Von besonderem Vorteil waren die fugenlosen, homogenen Endloslinien von bis zu 15 Metern Länge. Die eingebaute Microprismen-Abdeckung und die abgependelte Aufhängung lenken das Licht blendfrei auf die Arbeitsbereiche und sorgen für eine indirekte Beleuchtung.

Damit wird im Testlabor eine freundliche Gesamtbeleuchtung erreicht, die für angenehme Arbeitsbedingungen sorgt. Statt einer Höhlencharakteristik wie bei der Leuchtstoffröhrenlösung arbeiten die BSH-Mitarbeiter nun unter einem hellen Deckenhimmel. Die bisherige Leuchtstoffröhrenlösung war direkt in der Decke verbaut und erlaubte so keine indirekte Beleuchtung der Decke. Eine hohe, um 30 Prozent bessere Energieeffizienz und eine mehr als verdoppelte Lebensdauer von bis zu 40.000 Stunden sind weitere Vorteile des LED-Lichtsystems. Gleichzeitig ermöglichen die Leuchten der Serie MLS-P eine äußerst homogene Abstrahlung.

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Außerdem besteht jederzeit die Option, die Lichtlösung zu ergänzen, was sich praktischerweise ohne Umbaumaßnahmen vornehmen lässt. Mögliche Optionen für Erweiterungen sind eine DALI-Steuerung mit Präsenzmelder, Tageslichtsensorik und Dimmung. Weitere Pluspunkte der Leuchten-Lösung sind eine bessere Farbwiedergabe, die wertige Anmutung sowie der geringe Wartungsaufwand.

Die Duris E 5 als Lichtquelle von Osram

Als Lichtquelle dienen Duris E 5 von Osram Opto Semiconductors mit einer reduzierten Vorwärtsspannung von 3 V. Die Leuchtdioden bieten eine hohe Effizienz und messen 5,6 mm x 3,0 mm. Damit sind die kompakten LEDs besonders gut für energiesparende lineare Lösungen geeignet, bei denen homogene Lichtverteilung gefragt sind. Je nach gewünschter Helligkeit und Strahlungsrichtung wurden zwischen 46 und 66 Osram Duris E 5 pro Meter Leuchte eingesetzt.

Bei direkter Abstrahlung nach unten wurde eine erhöhte Leistung mit mehr Lumen benötigt: Das konnte mit der reduzierten Vorwärtsspannung von 3 V der Duris E 5 erreicht werden. Bei einer Leistung von 24 W und einem Strom von 150 mA wurden nun sieben statt bisher 6 Leuchtdioden pro Teilungsmaß verwendet, was 46 Leuchtdioden pro Meter und damit eine höhere Effizienz und Lumenausbeute ergibt.

Bei der indirekten Abstrahlung nach oben war eine geringere Leistung mit weniger Lumen notwendig. Die Leistungsdaten liegen hier bei 11 W sowie einem Strom von 40 mA. Um damit eine besonders gleichmäßige Beleuchtung zu erreichen, liegt das Teilungsmaß bei neun Zentimeter mit sechs LED. Das ergibt 66 Leuchtdioden pro Meter. Die Lebensdauer der reinen LED liegt bei mehr als 50.000 Stunden. Geht man rechnerisch von 250 Arbeitstagen pro Jahr aus, an denen das Licht im Schnitt zehn Stunden leuchtet, entspricht das einer Leuchtdauer auf Basis der MLS-P-Leuchte von etwa 15 Jahren.

Vergleich T8-Leuchtstoffröhre und der LED-Lösung

Im direkten Vergleich der beiden Lichtlösungen (siehe Tabelle) lassen sich die Unterschiede konkret darstellen: Mit am stärksten fällt der Abstand in puncto Beleuchtungsstärke ins Auge. Das neue MicroLine-System von LI-EX verfügt über eine Beleuchtungsstärke von 895 Lux, die auf dem Schreibtisch bzw. am Arbeitsplatz ankommt, das alte System nur über einen Wert von 526 Lux. Damit kamen die Leuchte gerade über das geforderte Minimum der Arbeitsstättenverordnung, das bei 500 Lux liegt.

Insbesondere hat sich die Qualität der Farbwiedergabe CRI deutlich verbessert, was der aussagekräftige Re-Wert zeigt: bei der neuen Leuchte sind es 79 anstatt 71 bei den alten Leuchten. Der Re-Wert umfasst 15 Testfarben statt nur acht beim Ra-Wert, womit das vorhandene Farbwiedergabespektrum deutlich umfänglicher erfasst wird und näher bei der realen Farbwahrnehmung des Menschen liegt.

Der Vergleich der Messwerte zeigt deutlich die Verbesserung der Lichtintensität und -qualität durch Installation der neuen Lichtlösung. Bei BSH in Regensburg hat sich die LED-Beleuchtungstechnik durch die erfolgreiche Realisierung des Projekts etabliert. Das gilt zukünftig für den Neubau genauso wie für eine Generalsanierung.

Parameter Wert neu (LED) Wert alt (Leuchtstoffröhre)
CCT [Kelvin] 3956 3711 K
CRI (Ra) 85 80
Re (R1 - R15) 79 71
Color Quality Scale (CQS) 84 81
Beleuchtungsstärke [Lux] 895 526

Mit dem Umzug des Testlabors zur Qualitätssicherung in eine neue Halle sollte die Beleuchtungssituation bei BSH, in Kombination aus Kunst- und Tageslicht, verbessert werden. Die Vorgaben beste Lichtqualität für die Mitarbeiter, moderne Technik, hohe Energieeffizienz und Lebensdauer sowie geringe Wartungskosten wurden umgesetzt. Insgesamt wurde das gesamte Projekt sehr schnell umgesetzt: Erste Vorgespräche starteten im Sommer 2014, abgeschlossen wurde es im Januar 2015.

* Manfred Leßner ist bei BSH Hausgeräte unter anderem für die elektronischen Systeme zuständig. Marco Friedrich ist Geschäftsführer bei LI-EX und Artur Grösbrink hat das Leuchtenprojekt auf Seiten von Osram Opto Semiconductor betreut.

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