Human Centric Lighting Control »HCL-Con« – Konzept für blendungsorientierte Tages und Kunstlichtsteuerung

Sensor zur Erfassung vertikaler Beleuchtungsstärken
© Fraunhofer IBP
Konzept des HCL-Con Sensors zur Erfassung vertikaler Beleuchtungsstärken.

Konventionelle Lichtsteuerungssysteme erfassen und regeln derzeit nicht die relevanten Parameter, sondern lediglich horizontale Beleuchtungsstärken, z.B. auf dem Fußboden oder der Tischfläche. Das menschliche Auge detektiert (beim Stehen und Sitzen) aber vorwiegend im horizontalen Bereich, also ist das vertikale Blickfeld entscheidend für den Nutzerkomfort. Bestimmende Faktoren sind die Leuchtdichteverhältnisse, d.h. Kontraste in der Umgebung, auf dem Bildschirm und Blendung durch die Fassade. Eine Studie (C. Moosmann, 2015) belegt, dass Blendschutzsysteme vor allem zur Regelung des Tageslichts und kaum zur Regelung der Innenraumtemperatur genutzt werden, was energetisch desaströse Folgen hat. Human Centric Lighting Control »HCL-Con« setzt hier mit einem neuen Lösungsansatz an. 

Projektziele#

Der Einsatz von HCL-Con soll ideale Lichtverhältnisse am modernen Bildschirmarbeitsplatz schaffen. Hinsichtlich funktionaler, wirtschaftlicher und optischer Aspekte wird ein Mehrwert gegenüber am Markt verfügbaren Lösungen generiert.

Die Lichtumgebung am Bildschirmarbeitsplatz verändert sich im Laufe des Arbeitstages: Tageslicht fällt in den Raum; die Verschattung wird herabgefahren; das Kunstlicht wird aktiviert; der Bildschirm schaltet sich aus, weil keine Eingabe mehr erfolgt usw. Für den Nutzer geben alle diese einzelnen Aktivitäten einen resultierenden Lichteindruck und ein damit verbundenes Gesamterlebnis. Dahinter stehen jedoch Regelsysteme mit mehreren Sensorstandorten und verschiedenen Grenzwerten. In der aktuellen Bürosituation sollen verschiedene Defizite durch HCL-Con gelöst werden. Darunter zum Beispiel die mangelnde Akzeptanz der Fassaden- und Bildschirmsteuerung, das nicht vorhandene Ansteuern von Sollwerten oder die nicht an der Nutzerwahrnehmung orientierten Grenzwerte. 

Im Video werden in Bildpaaren Beleuchtungsszenen mit gleichen Grundparametern jeweils mit konventioneller (unzureichender) Lichtsteuerung und mit optimierter HCL-Con-Lichtsteuerung einander gegenübergestellt.

Stand des Projektes#

Das Konzept ist durch eine Probandenstudie validiert. Versuche mit selbst entwickelten Prototypen in den eigenen Laboren zeigen eine deutliche Steigerung des Nutzerkomforts bei höherer Energieeffizienz. Ein Patent zum Verfahren ist eingereicht und Gespräche mit Interessenten aus der Industrie werden geführt. Der Fokus liegt beim Fraunhofer IBP auf der Spezifikation der Eingangsgrößen und der Entwicklung der Software, also den Algorithmen zur idealen Steuerung der verschiedenen Parameter. Das Konzept lässt sich als selbständige Komponente, aber auch als integrale Lösung z.B. in Bildschirmen oder Tischleuchten umsetzen. 

Erfassen von konventionellen Lichtsteuerungen und regeln von horizontalen Beleuchtungsstärken
© Fraunhofer IBP
Konventionelle Lichtsteuerungen erfassen und regeln horizontale Beleuchtungsstärken.
Nutzerkomfort bei vertikalem Blickfeld
© Fraunhofer IBP
Der Nutzerkomfort liegt vorwiegend im vertikalen Blickfeld.