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5.2 Lichtquellen

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5.2.1 Natürliches Licht: Sonne und Himmel

Die Strahlung der Sonne und des Himmels enthält im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm denjenigen Teil der Strahlung, der vom Auge als Licht empfunden wird. Wie die Strahlung weist auch das Licht bezüglich Intensität und spektraler Zusammensetzung grosse zeitliche und örtliche Unterschiede auf, die primär durch Sonnenhöhe, Trübung der Atmosphäre und Bewölkung bedingt sind. Zur Bestimmung der natürlichen Beleuchtung beliebig orientierter Flächen müssen Angaben über die Beleuchtungsstärke an der Erdoberfläche durch die Leuchtdichteverteilung des Himmels ergänzt werden.

Gemessene und idealisierte relative Leuchtdichteverteilung des bedeckten Himmels
Abbildung 5.7: Gemessene und idealisierte relative Leuchtdichteverteilung des bedeckten Himmels [5.3]

Bei klarem Himmel ist die Leuchtdichte in der unmittelbaren Umgebung der Sonne jeweils am grössten, fällt dann auf beiden Seiten ab, um gegen den Horizont wieder anzusteigen, sofern die Sonne nicht zu tief steht. Auch bei teilweise bewölktem Himmel ist die Umgebung der Sonne deutlich am hellsten.

Beim vollständig und gleichmässig bedeckten Himmel liegt die grösste Leuchtdichte unabhängig vom Sonnenstand im Zenit, die Leuchtdichteverteilung ist praktisch rotationssymmetrisch in Bezug auf die Achse durch den Zenit.

Durch Integration über die Himmelskugel erhält man für die Horizontal- bzw. Vertikalbeleuchtungsstärke des bedeckten Himmels:

(5.10)

Für praktische Zwecke interessiert vorwiegend die Darstellung der Beleuchtungsstärken in Abhängigkeit von Tagesverlauf und Jahreszeit.

Bei bedecktem Himmel werden Maximalwerte von ca. 7’000 lx im Winter und 20’000 lx im Sommer erreicht; bei klarem Himmel ca. 7’000 bis 20’000 lx vom Himmel allein und ca. 23’000 bis 90’000 lx von Sonne und Himmel zusammen.

5.2.2 Künstliches Licht: Lampen

Der Grossteil der Lampen wird heutzutage mit elektrischer Energie versorgt. Man unterscheidet zwei wesentliche Hauptgruppen: Glühlampen und Entladungslampen (vgl. Tabelle 5.5).

Glühlampen erzeugen ihr Licht durch elektrisches Aufheizen eines « Widerstandsdrahtes » auf eine so hohe Temperatur, dass Strahlung im sichtbaren Bereich des Spektrums abgegeben wird. Bei Entladungslampen hingegen entsteht das Licht durch einen Entladungsvorgang in ionisiertem Gas oder Dampf, zum Teil in Verbindung mit der Lumineszenz von Leuchtstoffen, die durch die Strahlung der Entladung angeregt werden. Entladungslampen können im Allgemeinen nicht « unmittelbar aus der Stromversorgung » betrieben werden, sondern benötigen Vorschaltgeräte, die in den Stromkreis eingeführt werden.

Verlauf der Horizontalbeleuchtungsstärke im Freien in Zürich
Abbildung 5.8: Verlauf der Horizontalbeleuchtungsstärke im Freien in Zürich [5.4]

Lebensdauer und Lichtausbeute (Quotient aus dem abgegebenen Lichtstrom und der aufgewendeten elektrischen Leistung in lm·W–1 sind wichtige Eigenschaften zur Charakterisierung künstlicher Lichtquellen (vgl. Tabelle 5.7). Mit der Entwicklung der weissen LED (lichtemittierende Diode) steht eine neue Technologie zur effizienten Raumbeleuchtung zur Verfügung, welche zur Zeit (2009) eine Lichtausbeute von (50–70) lm/W erreicht [5.11].


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2018-09-24T15:56:20+00:00
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