Beleuchtung in Innenräumen - Human Centric Integrative Lighting

Ausführliche Darstellung der technischen und nicht-technischen Aspekte der modernen Beleuchtungstechnik im Blick auf die Wirkung auf den Menschen! Die moderne Lichttechnik befasst sich nicht nur mit den technischen Aspekten von Beleuchtung in Innenräumen, sondern auch mit der Wirkung unterschiedlicher Arten von Beleuchtung auf den Menschen. Über die genaue Kenntnis der physikalischen Eigenschaften von Licht und der Lichterzeugung hinaus werden dazu validierte physiologische und psychologische Wahrnehmungsmodelle benötigt, auf deren Basis Hersteller von Leuchtmitteln und Anbieter von Lichttechniklösungen Design- und Entwicklungsentscheidungen treffen können. Dieses Buch gibt einen Überblick über das Forschungsgebiet des Human Centric Integrative Lighting, also der menschzentrierten Innenraumbeleuchtungstechnik. Nach einer Zusammenfassung der Grundlagen der Lichttechnik im Zusammenspiel mit der menschlichen Wahrnehmung und dem aktuellen Stand der heutigen Innenraumbeleuchtung legen die Autoren die Grundprinzipien des Human Centric Integrative Lighting dar und schildern ausführlich Aspekte wie visuelle Leistungen, Farbqualität und emotionale Wirkung sowie die Korrelation der relevanten Parameter. Im Anschluss diskutieren sie umfassende Lichtqualitätsmodelle und leiten daraus Empfehlungen für die praktische Umsetzung des Konzepts des Human Centric Integrative Lighting ab. * Geballtes Expertenwissen: das Buch ist geschrieben von Deutschlands führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Lichttechnik * Kohärente Zusammenfassung des Forschungsstands: das Buch kombiniert die relevanten Forschungsergebnisse aus Zeitschriften, Patentschriften und Normen zu einem einheitlichen Ganzen * Praxisorientierter Ansatz: die wissenschaftlichen Erkenntnisse werden zu Modellen kondensiert, die für Entwickler direkt nutzbar sind Inhaltsverzeichnis 1. EINLEITUNG - MOTIVATION Geschichte der Lichttechnik Technologische Herausforderungen, gesellschaftliche Relevanz der Beleuchtungstechnik Ziele und Motivationen für das vorliegende Buch 2. GRUNDLAGEN DER LICHTTECHNIK- VISUELLE UND NICHTVISUELLE GRUNDASPEKTE Augenapparat: Rezeptoren, nichtvisuelle und visuelle Signalverarbeitung Grundlagen der lichttechnischen Kenngrößen, V(lambda)-Funktion, 2° und 10°-Spektralfunktionen Grundlagen der Farbmetrik: Normspektralwertfunktionen, Farbräume, Farbwahrnehmungsmodell CIECAM 2000, CRI CIE 2017, CQS, Farbgamut Grundlagen der nichtvisuellen Aspekte (CIE 2015, DIN SPEC 5031-100, Spektrale Aktivitätsfunktion für Melanopsin, für Melatonin-Unterdrückung nach Brainard und Thapan) Metrik amel nach DIN SPEC 5031-100 und CS nach Rea & Figuiero 2016-2018 Rezeptorsignale nach CIE 2018 (LMS, R, M) (CIE S 026:2018 or CEN/TR 16791) Augenalterung nach DIN 5031-10 3. STAND DER HEUTIGEN INNENRAUMBELEUCHTUNG Grundlagen der Planungsempfehlungen nach CIE, DIN EN 12464 Gütemerkmale, Spezifikationen über CRI, UGR-Blendung, Modelling-Index, Homogenität, Lichtausbeute, Farbortverschiebung, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte 4. GRUNDPRINZIPIEN VON HCL Die drei Komponenten von HCL: visuelle Leistung, psychologisch-emotionale und nichtvisuelle Effekte Visuelle und nichtvisuelle Systeme Eingangs- und Ausgangsgrößen des HCL-Systems Einflussfaktoren des Lichts auf die Menschen in lichttechnischen Betrachtungen 5. VISUELLE LEISTUNGEN V(lambda)-gewichtete visuelle Leistung: Relative Visual Performance-Modell, Leuchtdichtekontrast, Reaktionszeit, Effekt des Alters Moderne Aspekte der Helligkeit und der visuellen Klarheit Modellierung für Helligkeit und visuelle Klarheit Vergleich verschiedener visueller Helligkeitsmodelle 6. FARBQUALITÄT UND EMOTIONALE ASPEKTE Farbqualität Bevorzugte Farborte (Weißtöne) Bevorzugte Farbtemperaturen Bevorzugte Bereiche von Farbtemperaturen und Beleuchtungsstärken 7. KORRELATIONSANALYSE DER HCL-KENNGRÖSSEN Mathematische Analyse der Beziehungen der Kenngrößen der drei Gruppen von Merkmalen: visuelle Leistung (und Helligkeit) zu Farbqualitätsmetriken (CCT, CRI, Qp, Qf) und zu nichtvisuellen Kenngrößen Korrelation zwischen Helligkeitsmetriken und CS 8. NEUE LICHTQUALITÄTSMODELLE FÜR VISUELLE UND NICHTVISUELLE EFFEKTE Neue Lichtqualitätsmodelle mit Beleuchtungsstärke, Farbtemperatur und Buntheitsmaß oder Circadianer Reiz und Buntheitsmaß als Eingangsparameter und Sehklarheit, Farbpräferenz und Raumpräferenz als subjektive Ausgangsgrößen 9. URSACHEN-WIRKUNG BEZIEHUNGEN IN HUMAN CENTRIC LIGHTING Auswertung der HCL-Literatur Analyse und Zusammenfassung der bisherigen Feldtests der HCL-Beleuchtung in den Büros, Schulen, Krankenhäusern, Industriebeleuchtung sowie aus der Praxis der Lichttherapie Extraktion einer allumfassenden, maßgeblichen Ursachen-Wirkung-Beziehung Planungsempfehlungen für die lichttechnische Praxis 10. PRAKTISCHE HCL-LICHTMESSTECHNIK Berechnungsmethode des circadianen Reizes (CS) aus herkömmlich messbaren Größen (Beleuchtungsstärke, Farbtemperatur, Normfarbwertanteile) Personendosimetrie: Messungen von CS mit einem Kolorimeter Messung von Innenräumen mit Farb- und Leuchtdichtekamera und Umrechnung auf Circadiane Stimuli (CS) 11. TAGESLICHT Außenmessung: Spektrale Zusammensetzung als Funktion von Uhrzeit und Jahreszeit Dynamik, farbmetrische und zirkadiane Charakteristik Wirkungen von Tageslicht auf Schlafqualität, Wachheit und Vitalität Tageslichterfassung und Tageslicht-Rekonstruktion Tageslichtkompensation im Innenraum bei unterschiedlichen Wetterlagen Untersuchungen über die Wirkung der Sicht nach Außen 12. TECHNOLOGIE DER HCL-BELEUCHTUNG IN GEBÄUDEN Full-Spektrum, Sunlight-Spektrum: eine spektrale Analyse Spektrale Optimierung für beste Farbqualität und optimale gesamte HCL-Wirkung Smart Lighting, Konnektivität Prinzipien der Semantik der Daten zur Verarbeitung unterschiedlicher Formate zur einheitlichen Berechnung in Cloud-Servern Architektur der Vernetzung der Leuchtensysteme mit anderen Gebäudesystemen Sensortechnik für Gebäude (CO2-Sensoren, Licht- und Farbsensoren, Bewegungssensoren, IR-Sensorarray, Wetterdaten) Nutzerpräferenz bezüglich "Klima in Innenräumen" Dynamisches Licht und Lichtregelung in Gebäuden 13. ZUSAMMENFASSUNG: FAZIT UND AUSBLICK