Hintergrundwissen

Energieeffizienz von Lampen, Leuchten und Systemen

Je mehr Licht von einer Lampe bestimmter Leistungsaufnahme erzeugt wird, desto effizienter ist sie.
Wirtschaftlich ist Beleuchtung, wenn genügend Licht nur zu der Zeit und an dem Ort zur Verfügung steht, wo es gebraucht wird.
Dies lässt sich häufig nur mit einem intelligenten Lichtmanagement-System realisieren.

 

Lichtausbeute – das Maß für Energieeffizienz von Lampen

Die Lichtausbeute in lm/W ist das Maß für die Effizienz aller Lampen: ab ca.100 lm/W gilt eine Lichtquelle als hocheffizient.
Die Lichtausbeute wird als Lampen-Lichtausbeute nur für die Lampe selbst angegeben. Die System-Lichtausbeute ist inklusive aller für das Beleuchtungssystem benötigten Betriebsgeräte (falls die Geräte bekannt sind).
Bei Lampen und Leuchten für Endverbraucher kann die Effizienz anhand des Energylabels eingeschätzt werden (siehe unten).

Systemlichtausbeute – Auswirkung verschiedener Betriebsgeräte

Betriebsgeräte verbrauchen zusätzlich Energie, erzeugen damit Klimagase und Kosten und fallen deshalb auch unter Energiespar-Regelungen (vgl. ErP).
Betriebsgeräte können wie folgt klassifiziert werden:

• Konventionelle Vorschaltgeräte (KVG):

  Trafos bzw. 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.

• Verlustarme konventionelle Vorschaltgeräte (VVG):

  Für manche Anwendungen kommen elektronische Betriebsgeräte nicht in Frage. Hier müssen besonders effiziente und hochwertige KVGs eingesetzt werden.

• Elektronische Vorschaltgeräte (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. Für bzw. in LED-Lampen werden fast ausschließlich elektronische Treiber eingesetzt.

• Starter für Leuchtstofflampen:

  Sicherheitsstarter müssen nur bei jedem 4. Lampenwechsel getauscht werden, verbrauchen also weniger Material und Energie bei der Herstellung.

• Zündgeräte, Heißzündgeräte für Halogenmetalldampf- und Natriumdampf-Hochdruck-Lampen:

  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.

 

Energieeffizienz von Leuchten

Ziel: hoher Beleuchtungswirkungsgrad

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

Was ist der Beleuchtungswirkungsgrad?

Die in der Anwendung gemessene Beleuchtungsstärke wird mit der Summe der Lichtströme aller eingesetzten Lampen ins Verhältnis gesetzt. Er hängt maßgeblich vom Leuchten-Betriebswirkungsgrad und der Lichtstärkeverteilung der Leuchte ab (direkt – indirekt), bei indirekter Beleuchtung zudem von den Reflexionseigenschaften des Raums.

Wie wird der Leuchten-Betriebswirkungsgrad ermittelt?

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

 

Energylabel = Energie-Etikettierung für Lampen
(nach Richtlinie EU 874/2012)

Lampen und Leuchten für Endverbraucher müssen auf der Verpackung das Energylabel tragen.
Bei Verkauf muss am Regal sogar ein farbiges Etikett mit dem EAN der betreffenden Lampe aushängen.

Energieeffiziente Betriebsweisen

Außer effizienten Betriebsgeräten selbst 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.

 

Auswahl eines geeigneten Systems

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 Effizienz, Farbe 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 meist auch fotorealistisch dargestellt werden.