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Licht-Wissen und -Verstehen

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Die elektronische (Licht-) Revolution

Durch das Vordringen der Elektronik und der Informatik und Verknüpfung mit der
Elektro-Technik und Beleuchtung ergeben sich total neue Ansätze

   

Dimmer regeln Licht
Sensoren erfassen Licht
DMX regelt Farbabläufe
Hausleit-Technik
, die neue Dimension zum Wohnen und Arbeiten
Dimmer

       

Dimmer für Halogenlampen, LED-Lampen und -Leuchten sowie Leuchtstofflampen sind heute schon fast selbstverständlich. Sie erlauben ein Anpassen der Beleuchtung an die jeweiligen Erfordernisse.

 



Dimmer für Halogenlampen steuern beim Wechselstrom die Phase an – entweder als Phasen-Anschnitt- oder als Phasen-Abschnitt-Steuerung. Dabei wird die sinusförmige Kurve des Wechselstromes verändert. Als Folge wird aber auch die Licht-Farbe immer rötlicher; dabei erhöht sich die Lebensdauer der Halogenlampe. Als unerwünschte Nebenfolge können vereinzelt Schwingungen bei ähnlicher Frequenz vom Regler auf den Wendel der Halogenlampe übertragen werden; dieser „brummt“ dann und seine Lebensdauer wird durch die erhöhten Schwingungen drastisch reduziert

Dimmer für LED-Lampen oder -Leuchten verändern die Licht-Farbe der LEDs nicht, da diese monochromes (einfarbiges) Licht ausstrahlen. Sie sind interessant für Licht-Stimmungen


Dimmer für Leuchtstofflampen und Kompakt-Leuchtstofflampen funktionieren ähnlich; aber die Lichtfarbe bleibt bei der Dimmung unverändert. Wir unterscheiden zwischen analoger (1-10V) und digitaler Dimmung. Bei der Planung muss von Anfang an darauf geschaut werden, dass bei den Leuchten entsprechende Vorschaltgeräte für Betrieb ohne Dimmung, für Betrieb mit analoger Dimmung und für Betrieb mit digitaler Dimmung unterschiedlich sind Heute wird vermehrt die digitale Dimmung eingesetzt

Achtung: zur Zeit sind die meisten Energiesparlampen, welche in die gleiche Kategorie gehören, nicht dimmbar








Sensoren







Sensoren erfassen die Situation in einem Raum: z.B. die Anwesenheit oder Abwesenheit von Personen am Arbeitsplatz, den Einfluss von Tageslicht im Raum. Sie sind Bestandteil der Leuchten (z.B. Bürostehleuchten) oder im Raum oder aussen gezielt eingebaut. Sie vermitteln nun die Daten an die Leuchten.
Durch die Verwendung von Sensoren sowie die entsprechenden Empfangsgeräte bei den Leuchten entsteht ein grosses Spar-Potential, indem die Beleuchtung nur dann und nur in dem Grade brennt, welcher notwendig ist (Büro, Toiletten, Korridore u.a.)
Sensoren werden auch in der Aussenbeleuchtung verwendet, um entweder nur dann zu beleuchten, wenn dies notwendig ist (Hauseingang) oder dann Licht zu geben, wenn dies aus Sicherheitsgründen (Verhütung von unberechtigtem Zutritt) notwendig ist







DMX





DMX512 (Digital Multiplex) ist ein digitales Steuerprotokoll, welches ursprünglich aus dem Unterhaltungsbereich stammt und dort immer noch sehr starken Einsatz findet, zur Steuerung von Beleuchtungen, Farbwechseln, Stroboskopen, Moving Heads, Ton und Musik.

DMX wird im Beleuchtungsbereich speziell für die Ansteuerung von Farbabläufen verwendet. Mittels UBS kann eine Steuerung dieser Abläufe durch Einsatz geeigneter Software durch einen Computer programmiert werden, wobei zeitliche Abläufe, Farb-Differenzierungen analog zu einem Mischpult eingegeben werden. Nach Eingabe wird dabei der Computer nicht mehr benötigt. Die Steuerung erfolgt dann durch das eingegebene Programm.

Eine Verknüpfung mit KNX/LCN-LON-Systemen (siehe unten: Hausleittechnik) erfolgt durch sogenannten Gateways.

 


So sieht DMX beim Programmieren auf dem Bildschirm eines Computers aus:1)gibt Anzahl der Loops (Farbumläufe) an
2)erlaubt den direkten Zugriff auf „Szenen“ (Abläufe)
3)erlaubt das Ausblenden der Farben zwischen den Abläufen
4)gibt den gesamten Zeitumfang des Lichtspieles an
5)gibt die Ausblendzeit der einzelnen Farben an
6)gibt die Wartezeit zwischen den einzelnen Szenen an
7)gibt die programmierte Zeit an
8)gibt die Beleuchtungsstärke (Dimmungsgrad) an
9)mit diesen Reglern stellen Sie die Beleuchtungsstärke der einzelnen Farben ein
10)hier können Sie die Stärke der einzelnen Farben und ihre Mischung bestimmen; denken Sie dabei an die rgb-Farbmischung, die es erlaubt alle Farben durch Mischung zu erzielen:
z.B. weiss entsteht durch100% rot + 100% grün + 100% blau.


Hausleit-Technik
Eine enorme Steigerung an Effizienz, Energie-Einsparung, Wohnlichkeit und Behaglichkeit
So funktioniert's:  

Die Hausleit-Technik ermöglicht die Steuerung ganzer Prozesse in- und ausserhalb von Gebäuden mittels Datenübertragung (Bus). Sie besteht grundsätzlich aus Sensoren (Befehlsgeber) und Aktoren (Befehlsempfänger).

Sie kann auch mit interner drahtloser Fernsteuerung verbunden sein.

Zusätzlich sind Fernsteuerungen von aussen über Informatik oder Telematik möglich.
Wesentlich dabei sind die zwei-, bezw. mehrpolare Verbindungsmöglichkeiten: z.B. Steuerung von aussen nach innen, Kontrolle von innen nach aussen.

Die Verknüpfung über Telefon (Handy u.a., SMS) und Internet ermöglichen gezielte Fernsteuerung und Abfrage-Möglichkeit und erhöhen die Kommunikation mit dem internen System.

So kann z.B. über das Handy kurz vor Eintreffen oder nach Erklingen des Weckers die Kaffee-Maschine in Betrieb genommen werden; die Heizung wird kurz vor Eintreffen im Haus aufgeschaltet; das Licht kann von aussen kontrolliert werden; das Haus kann überwacht werden und bei Einbruch oder Feuerausbruch wird automatisch eine Mitteilung an die entsprechende Adresse generiert; die Steuerung kann von aussen über das Internet verändert werden; Abläufe können optimiert werden


  • Folgende Grundfunktionen sind möglich:
  • Beleuchtung: Ein-, Aussschalten, Dimmen nach  effektivem Bedarf; Kontrolle und Veränderungen;
  • dynamische Beleuchtung kann dabei die Lichtfarbe der Beleuchtung subtil verändern, um sie dem Tageslicht-Ablauf anzugleichen
  • Steuerung von Geräten und Maschinen
  • Heizungs-, Klimaanlagen-Steuerung nach Jahreszeiten und Tageszeiten
  • Steuerung von Jalouisen (Verschattungseinrichtungen) nach Sonnenstand
  • Kontrolle von Alarmanlagen, Zutrittsberechtigung
  • Verbrauchsdaten (Strom, Wasser, Heizung) erfassen
  • Steuern von Mediengeräten (Fernsehen u.a.)


Sensoren erfassen die Daten
Aktoren geben sie wieder.
Aktoren können aber auch Daten untereinander austauschen oder nach aussen wiedergeben.

Die Datenübertragung (Steuerung) erfolgt:
über zusätzliche zwei verdrillte Leiter (KNX) in Niederspannung
über die Netzleitung 230V (KNX)
über eine zusätzliche Ader in Verbindung mit den Netzleitern (LCN/LON)
über das Ethernet
über Funk


Die Systeme:


 

 LCN/LON ( local control/operating network)
ein in den USA entwickeltes, heute auch in Europa zertifiziertes und vielverwendetes System ermöglicht den neutralen dezentralen Informationsaustausch zwischen Anlagen und Geräten. Hier verfügt, im Gegensatz zu KNX, jeder Aktor über einen frei programmierbaren Chip. Es handelt sich hier um eine freie Topologie, die nicht an eine Zentrale gebunden ist. So kann jeder Aktor mit anderen Aktoren kommunizieren. Es wird dabei zwischen Management-Ebene, Automatisations-Ebene und Feldebene unterschieden. LCN/LON wird oft auch gebäudeübergreifend eingesetzt und eignet sich in erster Linie für grössere Projekte, da oft ganze Anlagen integriert sind (Betriebstechnik, Energiemanagement).LCN/LON benötigt 4 Adern.

Mehr wissen: LCN-Info

KNX (Konnex-Bus), ehemals EIB (Europäischer Instalations-Bus)
KNX ist ein in Europa entwickeltes umfassendes zentral gesteuertes System, welches hauptsächlich in der Elektro-Installation Verwendung findet. Grundzug ist die sogenannte Stern-Topologie, d.h. die Steuerung erfolgt von einem zentralen Punkt her.

Die Daten-Uebertragung efolgt wahlweise durch:
Twisted Pair: zusätzliche verdrillte 2-Draht Schwachstromleitung
Powerline: Uebertragung über das 230V-Netz
Ethernet: Informatik-Leitung
Funk oder Infrarot: drahtlose-Steuerung

Mehr wissen: KNX-Info

DALI (digital addressable lighting interface)
Dali ist ein bidirektionales digitales Steuerprotokoll nur zur Steuerung von Beleuchtungen (z.B. Elektronische Dimmer, elektronische Transformatoren u.a.). Jedes Betriebsgerät, das über eine DALI-Schnittstelle verfügt, kann über DALI-Kurzadressen einzeln angesteuert werden. Durch einen bidirektionalen Datenaustausch kann ein DALI-Steuergerät bzw. ein DALI-Gateway den Status von Leuchtmitteln bzw. von Betriebsgeräten abfragen. DALI kann als "Inselsystem" mit maximal 64 Betriebsgeräten betrieben werden oder als Subsystem der nachfolgenden Systeme.

Mehr wissen: DALI-Info

DigitalSTROM
ist ein neues, aus einem Spin-off der ETH Zürich hervorgeganges System und soll ab Frühjahr 2011 marktreif sein. Es steht zur Zeit in Erprobung. Interessant dabei ist die Uebertragung der Steuer- und Informationssignale über das Stromnetz. So kann nachträglich jede Position mit einem frei programmierbaren Chip versehen werden. Dies ermöglicht eine freie Verbindung zwischen Sensoren und Aktoren.

Mehr wissen: DigitalSTROM-Info








Die Hausleit-Technik führt zu einer neuen Sicht der Dinge in und ums Haus

Abläufe kombinieren und optimieren:

  • Musik und Farbe
  • Tageslicht und Anwesenheit für die Seuerung der benötigten Beleuchtung
  • Jalousien und Lichteinfall für Beleuchtungs- und Heizungs-Optimierung
  • Aussentemperatur und Windgeschwindigkeit zur Regelung des Heizungs-Bedarfs

 


Sicherheit:
erhöhte Sicherheit im und ums Haus; Ueberwachung der Abläufe und Kontrolle derselben; Meldung bei Defiziten an die entsprechende Stelle
  Steuerung:
Touchpanel
die Steuerung kann intern durch ein sogenanntes Touchpanel erfolgen. Auf diesem Panel sind alle Funktonen und Abläufe mit Fingerkontakt verstellbar. Touchpanels gibt es sowohl als festmontierte als auch als bewegliche Einheiten

Schalt-Punkte:
diese können individuell über das Haus verteilt sein. Die zugehörigen Schalter sind oft Multifunktions-Geräte: zum dimmen, regeln, schalten, u.a. Eine neue interessante Variante sind aufklebbare drahtlose Schaltpunkte, welche keine externe Stromversorgung benötigen.

Energiesparen:
ein zentrales Energie-Management umfasst Heizung, Lüftung, Stromverbrauch, steuert die Jalouisien und Dachfenster, optimiert die Beleuchtung
  Drahtlose-Steuerung:
Infrarot-Geräte und Funksteuerung erlauben den drahtlosen Zugang. Neu ist die batterielose Funktechnik, welche immer mehr Verbreitung findet.
 

Dosen:
Somit hat die gute alte Elektro-Steckdose eine neue Funktion erhalten. Die Dose selbst ist multifunktionell, sie dient zum Einsetzen von Elektro-Kontakten ("Steckdosen"), Sensoren, kombinierten Einsätzen für Fernseh-, USB-, BUS-Kontakte, für weitere Sensoren und ist somit Dienstleister für die vielfältigen Funktionen der Hausleittechnik. Sie kann auch Schaltkontakte, Lautsprecher für Musikübertragung u.a. aufnehmen.


 

Komfort:
einzel-Steuerung, zentrale Steuerung, wiederkehrende Funktionen, für alle Belange im Haus: Beleuchtung, Geräte, Fernsehen, Heizung, Lüftung, u.a.
  Fern-Steuerung:
Durch Internet und Telefon (Handy) ist jederzeit ein Zugriff auf die Daten möglich:
zur Steuerung, zur Kontrolle

Farbsteuerung von Beleuchtungen:
Diese erfolgt über sogenannte Gateways, welche die Verbindung zu DMX-Farbabläufen herstellen







Zu beachten:
Und so kann ein zeitgemässes Haus aussehen:

1. Generell ist interessant, wie lokale- und Fern-Steuerung immer mehr ineinandergreifen;
Des Weiteren ist auf die immer stärkere Verknüpfung von Elektrotechnik mit der Informatik (auch Unterhaltungs-Elektronik) hinzuweisen.

2. Bei Neuinstallation ist besonders zu beachten, dass Hersteller-neutrale Systeme ausgewählt werden, die auch die Installation anderer Verbraucher erlauben. Dies ist immer dort der Fall, wo genormte Systeme mit zertifizierten Produkten eingesetzt werden, so dass auch die Austauschbarkeit und Ergänzugsmöglichkeiten gegeben sind.

3. Die Kosten dieser Systeme sind nicht unerheblich, bewegen sich aber durch die Vielzahl von Anbietern eher nach unten. Trotzdem lohnt es sich; eine Amortisation der Mehrkosten findet innert wenigen Jahren statt.

4. Gerade im Wohnbau sind die erzielbaren mittelfristigen Einsparungen durch Minderverbrauch von Energie sehr erheblich und sind dabei mit einem stark erhöhten Komfort verbunden (intelligentes Wohnen oder smart living; letzterer ein neuer  Begriff, der noch nicht ausgegoren ist).

Beispiel Bürohaus:

Energie-Kosten, prozentual, pro m2/Jahr

Im Gesamten lässt sich der Energiebedarf um annähernd 50% senken


Und wo führt das hin? 

Durch die Vernetzung im Gebäude sowie durch die Bereitstellung von neuen Technologien ist es bereits heute möglich, Null-Energie-Gebäude zu erstellen. Dies ist ein grosser Schritt in Richtung einer Nachhaltigkeit, die dringend geboten ist.

Neues Beleuchten mit LEDs und OLEDs

     
Interessante Links Activehouse (internationales Netzwerk)
Diese Site gibt viele Informatione über Projekte
EnOcean
Informationen über batterielose Funktechnik
iHomeLab
Projekt-Entwicklung der Hochschule Luzern

Mehr Licht-Wissen über Licht und Elektronik:

Das Buch „Licht und Beleuchtung"

gibt auf rund 400 Seiten einen umfassenden Ueberblick über dieses faszinierende Thema, mit vielen Bildern und Beispielen, so dass aktive Lichtgestaltung ermöglicht wird.

Einblick in das Buch

 

Hausleittechnik LCN-Info KNX-Info DALI-Info DigitalSTROM-Info

 

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