Beleuchtung in Innenräumen - Human Centric Integrative Lighting

Tran Quoc Khanh ist Universitätsprofessor und Leiter des Labors für Beleuchtungstechnik an der TU Darmstadt. Er hat an der TU Ilmenau in Lichttechnik promoviert und habilitierte sich dort. Er sammelte Industrieerfahrung als Projektleiter bei ARRI CineTechnik in München. Tran Quoc Khanh ist Autor und Koautor zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen und hält mehrere Patente in verschiedenen Bereichen der Beleuchtungstechnik.
 
Peter Bodrogi arbeitet für den Leuchtenhersteller ERCO im Bereich Lichttechnik. Davor war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Lichttechnik der Technischen Universität Darmstadt. Dr. Bodrogi hat auf dem Gebiet der Informationstechnologie promoviert. Er ist Autor und Koautor zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen und hält Patente über Erfindungen im Bereich selbstleuchtender Anzeigetechnik sowie der Lichttechnik.
 
Quang Trinh Vinh ist Senior Research Fellow am Laboratorium für Lichttechnik der TU Darmstadt, von der er 2013 seinen Dr.-Ing. erhalten hat. Sein Forschungsgebiet ist die mathematische Modellierung von Hochleistungs-LEDs (phosphorkonvertierte LEDs), einschließlich ihres elektrischen, thermischen und optischen Verhaltens sowie ihrer Lichtqualität und Farbqualität. Er ist Autor und Koautor mehrerer wissenschaftlicher Publikationen und Erfinder von Patenten in der LED-Beleuchtungstechnik.

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

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
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