Kapitel 21
Beleuchtungstechnik
Ausgabe:
April 2010
Ausgabe: 18. Januar 2022 www.ibn.ch
Auflage 5
EST
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1
Bestehende FL-Leuchten mit 300 lx sind 3,6m über der Arbeitsfläche montiert. Die neue Beleuchtungsstärke soll 400 lx betragen.
Wie lange müssen die Pendel sein?
m , l 0 9
2 1 1 1
r
E I , 2
2 2 2
r E I
2
1
I
I
Die Beleuchtungsstärke bei runden Leuchten nimmt quadratisch mit dem Abstand zu.
2 2
2 1 1
2 r
E r E
r
1Leuchtenabstand bei bekannter
Beleuchtungsstärke E
1r
2Neuer Leuchtenabstand zur Bestimmung der unbekannten Beleuchtungsstärke E
2Die Beleuchtungsstärke bei stabförmigen Leuchten nimmt linear mit dem Abstand zu.
2 1 1
2
r
E r E
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2
In welchem Frequenzbereich liegt das für das menschliche Auge sichtbare Licht?
Machen Sie eine Tabelle mit Fequenzen und Farben.
Hz f
1 428 10
12Hz f
7 750 10
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3
Im ultravioletten Bereich, d.h. zwischen 100 und 380 nm, wird die Strahlung nicht mehr als Licht empfunden; sie kann aber Sonnenbrand und
Bindehautentzündungen hervorrufen. In welchem Frequenzbereich ist daher eine gewisse Vorsichtmassnahme angebracht?
Hz f
1 3000 10
12Hz f
2 789 10
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4
Für eine Leuchtstofflampe sind folgende Daten bekannt:
Osram, Standard, L36/30, (36 bedeutet Nennleistung 36W, 30 gibt die Lichtfarbe an), Lichtstrom=3000 lm, Leistung mit Vorschaltgerät=46W. Wie gross ist die Lichtausbeute ohne und mit Berücksichtigung der
Verlustleistung im Vorschaltgerät?
W / lm
oVG
83 , 3
W / lm
mVG
65 , 2
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5
Um wieviel Prozent ist die Lichtausbeute von 3 Glühlampen à 100W/1380 lm
(100%-Wert) geringer als diejenige einer Glühlampe von 300W/5000 lm?
100 13 ,8 lm / W W / lm ,67
300
16
%
%
20 , 77
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6
Die Lichtausbeute ist zu berechnen für folgende StandardGIühlampen: 40W,
100W, 300W und 1000W (Machen Sie eine Tabelle:W, lm, lm/W).
40 10 ,7 lm / W W / lm , 8
100
13
W / lm ,7
300
16
W / lm , 8
1000
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7
Von folgenden Lampen im Bereiche von 60W Nennleistung) ist die Lichtausbeute als Vergleich zu bestimmen:
a) Glühlampe 60W, 730lm b) Sofittenlampe 60W, 365lm
c) Leuchtstofflampe 58W,
4800lm d) Natriumdampf-
Niederdrucklampe 55W, 8000 Im.
W / lm , 1
6
W / lm ,2
12
W / lm ,8
82
W / lm ,5
145
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8
Eine Halle ist mit 36 Glühlampen von je 200W / 3150 Im beleuchtet. Aus wirtschaftlichen Gründen soll die Anlage durch Leuchtstofflampen L58/30 mit einer Leistungsaufnahme ink. Varschaltgerät von je 69W und einem
Lichtstrom von 4800 Im ersetzt werden.
a) Wie viele Leuchten 2x58W sind notwendig, um den gleichen Gesamtlichtstrom zu erreichen?
b) Um wie viele Watt und % ist die Leistungsaufnahme mittels Leuchtstofflampen geringer?
n=12 Leuchten
P=5544W
P=77%
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9
Für die Beleuchtungsanlage von Aufgabe 8 soll noch geprüft werden, wie viele Natriumdampf-Niederdrucklampen NA55 mit 8000 Im nötig wären, um den Gesamtlichtstrom der ursprünglichen Anlage zu erreichen. Die
Leistungsaufnahme der NA-Leuchte inkl. Vorschaltgerät beträgt 76W.
Welcher Gesamtanschlusswert wäre dann vorhanden?
P=1,14kW
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10
Für eine Glühlampe 60W, 730lm, sind nach untenstehender Grafik die Lichtstärken für die Ausstrahlungswinkel 0°, 50°, 90°, 120° zu bestimmen.
Lichtstärke-Verteilkurve (LVK) einer freistehenden Glühlampe von 1000 lm
cd , I
0 51 1
cd , I
50 55 48
cd , I
90 45 99
cd , I
120 49 64
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11
Glühlampen haben normalerweise eine mittlere Lebensdauer von 1000 Betriebsstunden. Welche Lichtmenge liefert während dieser Zeit eine Glühlampe 60W, 730lm 10 (ohne Berücksichtigung eines
Lichtstromrückganges)?
Lichtarbeit=Lichtmenge Q=t=730’000lmh
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12
Wie gross ist der Grenzwert der Leuchtdichte für das menschliche Auge (Grafiken für die Empindlichkeit und/oder Grenzwerte suchen und einkleben)?
2000 bis 3000cd/m
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13
Eine Leuchte mit einem Opalglas von 250 mm Durchmesser ist mit einer Glühlampe von 150 W ausgerüstet. Die Lichtstärke in Blickrichtung beträgt 170 cd. Wie gross ist die Leuchtdichte, wenn durch das Opalglas 15% des Lichtstromes absorbiert wird?
L=2945cd/m
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14
Bei einer Glühlampe 100W, 1380lm, ist die Lichtstärke in Blickrichtung (=50°) I
LVK 76 cd / 1000 lm . Wie gross müsste die leuchtende Oberfläche sein, damit der noch erträgliche Grenzwert von 3000 cd/m
2nicht überschritten wird?
A=350cm
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15
Die sichtbare Fläche einer Glühlampe von 150W, 2220 Im, beträgt 37cm
2. Wie gross ist die Leuchtdichte unter dem Blickwinkel von 40° (
lm /
cd
I
40 76 1000 )?
L=45’600cd/m
2= 4,56cd/cm
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16
Die Kunststoffglas-Abdeckung einer Leuchtstoffleuchte L18/31 ist 620mm lang. Die Lichtstärke in Blickrichtung beträgt unter Berücksichtigung der Verluste durch die Abdeckung 150 cd. Welche Höhe müsste die Wanne im Sichtbereich aufweisen, damit die zulässige Leuchtdichte von 0,26cd/cm
2eingehalten wird?
h=93mm
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17
Eine Leuchtstoffrohre hat eine Lange von 1500mm, einen Durchmesser von 26mm und einen Lichtstrom von 4000Im. Die Lichtstärke in Blickrichtung beträgt 120cd/1000Im.
a) Wie gross ist die Lichtstärke effektiv?
b) Welche Leuchtdichte weist die Röhre auf?
c) Wie ist die Blendwirkung zu beurteilen?
I=480cd L=12’308cd/m
2Offene Leuchtstoffröhren müssen ausserhalb des Sichtbereichs liegen, oder es ist eine Abdeckung (Raster) vorzusehen, damit der erträgliche Grenzwert nicht überschritten wird.
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18
Die Beleuchtungsstärke einer Beleuchtungsanlage soll mittels Luxmeter ermittelt werden. Zu diesem Zwecke wird der halbe Raum durch einen Raster von 2x2m eingeteilt gemäss Abbildung. Dabei werden folgende Luxwerte gemessen:
Achse A: 1 bis 5 312/460/392/456/295 lx Achse B: 1 bis 5 320/552/420/560/315 lx Achse C: 1 bis 5 324/550/422/564/318 lx a) Wie gross ist die mittlere Beleuchtungsstärke?
b) Wie steht es mit der Gleichmässigkeit?
E
m=417lx Gleichmässigkeit=1,41
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19
Um welchen Faktor darf die minimalste Beleuchtungsstärke kleiner sein als
die mittlere Beleuchtungsstärke? Faktor 1,5
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20
Eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe hat in Abhängigkeit der Ausstrahlungswinkel folgende Lichtstärken:I
0°=4500cd, I
30°=4400cd, I
50°=3500cd.
Wie gross ist die zu erwartende Beleuchtungsstärke, wenn die Leuchte 6m über der Nutzebene (Boden) angeordnet werden soll?
E
0°=125lx E
30°=80lx E
50°=25lx
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Zwei Strassenleuchten sollen im Abstand von 24m in der Mitte der Strasse 10m über Boden montiert werden. Die vorgesehenen Quecksilber-
Dampflampen HQL250 hoben die Lichtströme von je 13’000lm. Aus der Lichtstärke-Verteilkurve (bezogen auf 1000Im) sind folgende Werte ablesbar:
Winkel ° 0 10 20 30 40 50
60
Lichtstärke l cd 200 210 210 200 185 160 125
Welche Beleuchtungsstärke ist noch Abbildung in der Mitte der beiden Queraufhängungen zu erwarten? (Ohne Berücksichtigung eines Beleuchtungswirkungsgrodes.)
E für beidseitige Einstrahlung 10,9lx
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22
Auf einem Zeichentisch von 2,8 m
2Fl-äche soll eine Beleuchtungsstärke von
900Ix vorhanden sein. Welchem Lichtstrom entspricht dies? =2520lm
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23
Eine punktförmige Lichtquelle gibt im Abstand von 3m eine
Beleuchtungsstärke von 400Ix ab. Welche Lichtstärke besitzt diese Lampe? I=3600 cd
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24
In einem Büroraum wird auf Arbeitshöhe eine mittlere Beleuchtungsstärke von 540lx gemessen. Die Grundfläche beträgt 6,7mx10,5m. Wie gross ist der Nutzlichtstrom?
N=37’989lm
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25
Ein Arbeitsplatz soll eine Beleuchtungsstärke von 800lx aufweisen. Welche Lichtstärke muss die Lampe haben, wenn sie 2,2 m über der Arbeitsfläche angebracht werden soll?
I=3’872cd
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26
Bei welcher Distanz hat eine Lampe mit einer Lichtstärke von 650cd noch
eine Beleuchtungsstärke von 120lx? r=2,33m
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27
Eine Leuchte ist 1,60 m über dem Arbeitsplatz montiert. Die
Beleuchtungsstärke beträgt 520Ix. Welche Beleuchtungsstärke wäre noch vorhanden, wenn die Lampe um 1,00m höher plaziert würde?
E
2=197lx
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28
Im Abstand von 10m direkt unterhalb einer Strassenleuchte wird eine Beleuchtungsstärke von 8Ix gemessen. Welche Beleuchtungsstärke wäre auf der Strasse unterhalb der Leuchte vorhanden, wenn deren Montagehöhe über Boden
a) 8m betragen würde?
b) 12m betragen würde?
Gehäuse 1. Verschluss 2. Dichtung
3. Mastansatz mit Neigemöglichkeit 4. Fassungsträger
Lichttechnik
5. Lichttechnische Einstellung 6. 3D-Spiegel
7. Abschlusswanne Elektrische Bauteile 8. Vorschaltgerät (hier
elektromagnetisch) 9. Zündgerät 10. Kondensator 11. Netztrenner Weitere Bauformen
12. Langfeldleuchte mit 2D-Spiegel 13. Prismenoptik einer Kofferleuchte 14. Sekundärsystem
15. Zylinderaufsatzleuchte mit rotationssymmetrischer Entblendung
16. LED-Leuchte mit Linsenoptik
E=12,5lx E=5,6lx
Normen
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29
Ein Breitstrahler mit einer Glühlampe 150W, 2220lm, hängt 5m über Boden und hat bei einem Ausstrahlungswinkel von 31° 260cd/1000Im (gemäss LVK). Welche Beleuchtungsstärke E
hist unter diesem Winkel anzutreffen?
E
h=14,5lx
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30
Wie ist der Beleuchtungswirkungsgrad definiert?
Mischlichtlampe
Quecksilberdampf- Hochdruck und Glühwendellampe
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31
Von welchen Grössen ist der Beleuchtungswirkungsgrad abhängig?
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32
Ein Raum hat eine Gesamtläche von 6,5mx14m und eine mittlere Beleuchtungsstärke von 530 lx (gemäss Messung). Es sind 24 Leuchtstofflampen L58/31 mit 5400 Im montiert. Der Leuchten-
Betriebswirkungsgrad ist mit 0,6 angegeben. Wie gross ist demnach der Raumwirkungsgrad?
62
R
0,
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33
Eine Bürobeleuchtung hat einen Nutzlichtstrom von 26'000 lm, während die Beleuchtungskörper total 64'500 lm als Neuwert abgeben. Wie gross ist der Beleuchtungswirkungsgrad?
41
B
0,
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34
Die Beleuchtung eines Magazinraumes soll mit 8 Glühlampen à
100W/1380lm ausgerüstet werden Der Beleuchtungswirkungsgrad kann mit 0,35 angenommen werden. Mit welchem Nutzlichtstrom kann gerechnet werden?
N=3’864lm
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35
Für einen Raum mit den Abmessungen a=7,6m, b=11,6m, h=3,4m soll der Raumindex k berechnet werden. Die Höhe der Nutzebene über Boden beträgt 85cm.
k=1,8
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36
Ein Büroraum hat eine Länge von 8,2m, eine Breite von 5,8m und eine Raumhöhe von 3,6m. Die massgebende Arbeitsebene Iiegt bei 85cm über dem Boden. Welcher Raumindex ist für eine indirekte Beleuchtung zu berücksichtigen, wenn die Leuchten 50cm unter der Decke aufgehängt sind?
ki=1,85
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37
Wie gross würde der Raumindex von Aufgabe 36 sein, wenn Pendelleuchten
als Direktstrahler mit einer Pendellänge von 50cm gewählt würden? k=1,51
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38
Der Büroraum von Aufgabe 36 hat in Abhängigkeit des errechneten
Raumindexes einen Raumwirkungsgrad von 0,55. Der Betriebswirkungsgrad der Leuchten wird mit 0,69 angegeben. Mit welchem
Beleuchtungswirkungsgrad kann gerechnet werden?
38
B
0,
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39
Eine Bürobeleuchtung soll mittels Leuchtstofflampen projektiert werden und eine mittlere Beleuchtungsstärke von 500Ix aufweisen. Raummasse:
6,2m/8,8m/3,4m. Annahmen:
Reflexionen: Decke 80%/Wände 50%/Nutzebene 30%
Einflammige Leuchtstofflampe mit Lamellenraster L58/31 mit 5400 lm, Leistungsaufnahme inkl. Vorschaltgerät 71W, Leuchten-Betriebswir- kungsgrad 0,62
Alterungs- und Verschmutzungsfaktor 1,25.
Es sind zu bestimmen:
a) Raumindex
b) Raumwirkungsgrad c) Beleuchtungswirkungsgrad d) Gesamtlichtstrom
e) Lampen- bzw. Leuchtenzahl f) Anschlusswert der Beleuchtungsanlage
g) Zur Kontrolle ist die Beleuchtungsstärke mit der vorgesehenen Lampenzahl zu ermitteln.
k=1,426 669
R
0,
41
B
0,
lm '175
82
n=16 Lampen P=1136W
lx , E 525 7
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40
Für einen Büroraum von 40m
2GrundfIäche sind 8 Leuchtsofflampen mit je 4800Im vorgesehen. Der Beleuchtungswirkungsgrad kann mit 0,54, der Planungsfaktor mit 1,25 angenommen werden. Wie gross wird die Beleuchtungsstärke sein?
E=415lx
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21
41
Ein Verkaufsraum mit 90m
2Fläche ist mit 20 Glühlampen 200W/3150Im beleuchtet. Mit dem Luxmeter wird eine mittlere Beleuchtungsstärke von 415Ix ermittelt. Welchen Beleuchtungswirkungsgrad hat diese Anlage?
59
B
0,
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42
Für ein Klassenzimmer mit 70m
2Grundfläche sind 2 Reihen mit je 6
Leuchten 2x 36W à 2350lm vorgesehen. Der Leuchtenwirkungsgrad ist 0,66, der Raumwirkungsgrad 0,76. Für die Alterung und Verschmutzung soll der Faktor 1,25 angenommen werden. Weiche Beleuchtungsstärke ist zu erwar- ten?
E=322lx
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43
Mit 22 Leuchten L58/21 mit 5’400lm ist ein Unterrichtsraum mit einer Nutzfläche von 76m
2beleuchtet. Es wird eine mittlere Beleuchtungsstärke von 780Ix festgestellt. Welcher Beleuchtungswirkungsgrad ist somit vorhanden?
50
B
0,
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44
Ein Büroraum mit 38m
2Grundfläche soll mit Leuchtstofflampen 58W/54001m beleuchtet werden. Der Beleuchtungswirkungsgrad kann mit 0,52
angenommen werden, die mittlere Beleuchtungsstärke soll 600Ix betrogen.
Wie gross muss der Gesamtlichtstrom sein und wie viele Leuchten sind nötig, wenn mit normaler Alterung und Verschmutzung gerechnet werden kann? (p=1,25)
=54’808lm n=10 Leuchten
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45
Eine Werkstatt für Feinbearbeitung soll 650Ix aufweisen. Die Grundfläche beträgt 34m
2, und der Raumwirkungsgrad ist 0,42. Der Leuchten-
Betriebswirkungsgrad der freistrahlenden Leuchtstofflampe L36 mit 3450Im kann mit 0,75 angenommen werden. Wie viele Lampen sind notwendig, wenn mit einer erhöhten Verschmutzung (p=1,5) gerechnet werden muss?
n=15 Leuchten 2xL36
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46
Für einen Raum mit den Abmessungen 11,6 m, 7,2 m, 3,2 m ist eine Beleuchtungsanlage mit Leuchtstofflampen L58/21 5400lm zu planen. Der Raumwirkungsgrad wurde mit 0,68 ermittelt, der Leuchten-
Betriebswirkungsgrad ist mit 0,6 angegeben, der Planungsfaktor kann mit 1,25 angenommen werden. Die erforderliche Beleuchtungsstärke soll im Mittel 400lx betragen.
a) Wie viele Lampen sind notwendig?
b) Welche Beleuchtungsstärke ist mit der gewählten Lampenzahl zu er- warten?
n=19 Lampen E=424lx
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47
Ein Klassenzimmer hat folgende Raummasse. Länge=11,2 m, Breite=7,2m, Zimmerhöhe=3,5m. Als Reflexionsgrade werden angenommen für die Decke 0,5, die Wände 0,5, Nutzfläche 0,3. Vorgesehen sind Leuchtstofflampen L58 4’80lm zur Montage an der Decke. Leuchten-Betriebswirkungsgrad=65%.
Gesucht sind:
a) Raumindex bzw. Raumwirkungsgrad nach Tabelle!
b) Anzahl Lampen für eine Beleuchtungsstärke von 500lx. (p = 1,25)
k=1,65 58
R
0,
n=14 Leuchten 2xL58
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48
Ein Unterrichtsraum soll eine mittlere Beleuchtungsstärke von 500Ix aufweisen. Die Raummasse sind 8,2m, 9,2m,3,3 m. Für die Projektierung werden folgende Annahmen aetroffen:
Leuchtstofflampe mit Raster 2x136/21 mit 2x3100Im, Leistungsaufnahme inkl. VG=2x46W. Leuchten-Betriebswirkungsgrad=0,6
Reflexionsgrade: Decke 0,8, Wände 0,5, Nutzfläche 0,3
Alterungs- und Verschmutzungszuschlag = 1,25 Es sind zu bestimmen:
a) Raumindex
b) Raumwirkungsgrad c) Beleuchtungswirkungsgrad d) Gesamtlichtstrom
e) Leuchtenzahl (nach Rechnung und Vorschlag) f) Anschlusswert der Anlage
g) In Abhängigkeit der gewählten Lampenzahl ist die zu erwartende Beleuchtungsstärke zu ermitteln.
k=1,77
R 0 73 ,
B 0 44 ,
=107’159lm n=18 Leuchten
P=1,66kW E=520lx
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49
Wie gross ist der Raumindex für einen Raum mit folgenden Abmessungen:
L=6,2m, B=4,4m, H=3,3m? Die Nutzebene ist 85cm über dem Fussboden, und die Leuchte ist an einem 90cm langen Pendel befestigt.
1,66
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21 101
(ET01-A) Frage
Welche Einheit hat der Lichtstrom (Phi)? [lm] Lumen
EST
21 102
(ET02-A) Frage
Von welchen Faktoren bzw.Werten hängt die Lichtausbäute (Eta) ab?
EST
21 103
NIN 12-26
Frage
Unter welchen Umständen darf ein FL- Vorschaltgerät unmittelbar auf Holz montiert werden?
Tabelle
Leuchten mit begrenzter Oberflächentemperatur Beschreibung der Kennzeichnung Symbole Leuchten dürfen auf brennbaren Stoffen
montiert werden
(Entzündungstemperatur>200°C)
F
Leuchten eignen sich für staub- und
fasernstaubgefährdete Bereiche F F Leuchten eignen sich für die Montage in
und an Möbeln aus brennbaren Stoffen (schwer- und normalentflammbar
M
Leuchten eignen sich für die Montage auf Stoffen mit unbekanntem Brandverhalten M M Leuchte eignet sich nur zur Montage auf
nichtentflammbarer Oberfläche F
Einbauleuchte die mit isoliermaterial
abgedeckt werden darf F
Leuchte mir begrenzter
Oberflächentemperatur (gilt für 115°C – 180°C)
D Leuchte nur für „self shielded“ Halogen- Glühlampen (Halogen-glühlampen mit Glasschutz vor Lampe)
Mindestabstand zur angestrahlten Fläche
in Meter . .. . m
Vorschaltgerät/Trafo mit erfülltem Basisschutz zur Montage ausserhalb der Leuchte
Bild 11.5.1
