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 ist Senior Research Fellow am Laboratorium für Lichttechnik der TU Darmstadt. Er hat in Informationstechnologie an der Universität von Pannonien promoviert und sich 2010 an der TU Darmstadt habilitiert. Er ist Autor und Koautor zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen und Erfinder von Patenten auf dem Gebiet der selbstleuchtenden Anzeigetechnik und 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.

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