Fallstudie: LED Flutlichtanlage bei Fußballfeldern

Beispiel 75lx Standard-Fussballplatz

6 Masten mit insgesamt 8 x 2.000W Halogenmetalldampflampen. Gesamtleistung inklusive Vorschaltgerät: 16,8kW. Um den gleichen Platz mit LED-Technik zu beleuchten werden 6 LED Leuchten mit einer Gesamtleistung von 8,4kW benötigt.
Im 1zu1 Austausch eine direkte Ersparnis von 50% der Energiekosten (Vorglühzeit der konventionellen Leuchten nicht eingerechnet)

Zusätzlich entfallen die Wartungskosten komplett.

Fallstudie Fußball

Anforderungen an Fußballfelder nach DIN EN12193 „Sportstätten“

Klasse Horizontale Beleuchtungsstärke
Em in lx
Gleichmäßigkeit
Uo = Emin/Em
Blendung
GR
I500 lx0,750
II200 lx0,650
III75 lx0,555

Für den Fußballplatz gilt: Für Trainingsbetrieb und Punktspiele auf Kreisebene genügen 75 lx Beleuchtungsstärke (Klasse III). Für den Spielbetrieb in Bezirks- und Landesliga sind 200 lx gefordert (Klasse II), für Verbands- und Oberligaspiele muss es mit 500 lx deutlich heller sein (Klasse I).

Wichtig für ein komfortable Bespielen des Platzes ist die Begrenzung der Direktblendung. Um diese zu bewerten hat die internationale Beleuchtungskommission CIE das GR-Verfahren (Glare Rating) definiert. Dabei wird die Helligkeit der beleuchteten Sportfläche in Beziehung zur Helligkeit der Lichtquellen gesetzt. Das errechnete Verhältnis reicht auf einer Skala von 10 für „keine Blendung“ bis 90 für „unerträgliche Blendung“. Für Sportfelder wird ein Wert von unter 50 angestrebt.

Viele der vorhanden Fußballplätze liegen in der Klasse III , 75lx. Oft sind es Plätze mit 6 Masten, die mittleren Masten mit jeweils zwei und die in den Ecken mit jeweils einem Flutlichstrahler ausgestattet, welche mit Halogenmetalldampflampen mit einer Leistungsaufnahme von 2kW bestückt sind.

3D-Falschfarbenansicht 8 x 2kW HQI

Ergebnis:

Mittlere Beleuchtungsstärke Em: 127 lx

Minimale Beleuchtungsstärke Emin: 87 lx

Maximale Beleuchtungsstärke Emax: 216 lx

Gleichmäßigkeit Uo Emin/Em: 0,69

Ungleichmäßigkeit Ud Emin/Emax: 0,4

Gesamtleistung: 16,8 kW

Die Berechnung basiert auf Planflächenstrahler der neusten Generation. Der Wartungsintervall beträgt 3 Jahre, das bedeutet, dass alle 3 Jahre alle Leuchten erneuert werden. Defekte Leuchten werden sofort erneuert. CIE (WF = 0,77).

Fazit: sofern die oben genannten Wartungsarbeiten korrekt ausgeführt werden, ist eine normgerechte Beleuchtung garantiert.

In der Realität ist es oft so, dass die Wartungsarbeiten nicht in den geplanten Abständen durchgeführt werden, so dass durch Lichtstromverlust, Farbortverschiebung und Leuchtenausfall die Lichtqualität leidet. In extremen Fällen kann die Beleuchtungsstärke auf den halben Planwert fallen, wobei die Gleichmäßigkeit ebenfalls stark unter diesen Folgen leidet.

Eine wesentlich nachhaltigere Alternative bietet die LED-Technik. Mittlerweile ist sie technisch ausgereift und mit genügend Leistung ausgestattet. Somit lässt sich ein 75lx Platz mit nur 6 LED-Leuchten wie folgt realisieren:

3D-Falschfarbenansicht 6x Lumosa LED Sportfeldbeleuchtung

Ergebnis:

Mittlere Beleuchtungsstärke Em: 94 lx

Minimale Beleuchtungsstärke Emin: 60 lx

Maximale Beleuchtungsstärke Emax: 121 lx

Gleichmäßigkeit Uo Emin/Em: 0,64

Ungleichmäßigkeit Ud Emin/Emax: 0,5

Gesamtleistung: 8,4 kW

Fazit: 75lx werden problemlos erreicht.

In der Praxis ist es oft auch gewünscht, dass etwas mehr Licht als 75Lx zur Vefügung steht. Hier exemplarisch ein Platz mit 8 LED-Leuchten (natürlich auch anwendbar auf einen 8 Mastenplatz).

3D-Falschfarbenansicht 8x Lumosa LED Sportfeldbeleuchtung

Ergebnis:

Mittlere Beleuchtungsstärke Em: 125 lx

Minimale Beleuchtungsstärke Emin: 99 lx

Maximale Beleuchtungsstärke Emax: 155 lx

Gleichmäßigkeit Uo Emin/Em: 0,79

Ungleichmäßigkeit Ud Emin/Emax: 0,64

Gesamtleistung: 11,2 kW

Gleichmäßigkeit und Beleuchtungsstärke erhöhen sich. Mit der Steuerung über Smartphone, Tablet oder PC lässt sich jede beliebige Beleuchtungsstärke einstellen. Ob 125lx zum Spiel und 75lx beim Training, ein Halbfeldbeleuchtung oder 30lux um gemeinsam den Sieg nach einem erfolgreichen Spiel zu feiern.

Da die LED bei geringer Leistung effizienter wird liegt die Leistungsaufnahme bei 75lx initial bei 5,5kW. Hier werden also nochmals weitere Kosten gespart. LED Module unterliegen einem Lichtstromverlust von ca. 4% bei 15.000 Stunden. Dieser Lichtstromverlust wird durch ein automatisches Nachregeln der Leistung ausgeglichen. Somit bleibt die Beleuchtungsstärke über die gesamte Lebenszeit der LED Module konstant.

Dank der individuell ausrichtbaren LED Module spielt es keine Rolle ob es sich um eine 4, 6 oder 8-Mast Anlage handelt.

Selbstverständlich können auch Fußballfelder mit 500lx und mehr abgebildet werden. Gefordert werden diese 500lx für große Wettkämpfe, also nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der absoluten Spielzeit. Für lokale Wettkämpfe oder das Training reichen 75lx bzw. 200lx aus.

Bei einer Anlage mit Metallhalogendampflampen könnte man jetzt versuchen, einzelne Leuchten auszuschalten, um die Beleuchtungsstärke anzupassen und damit energie zu sparen. Dadurch würde man jedoch riskieren, dass einzelne Leuchten schneller an Lichtstrom verlieren, was wiederum zu einer Ungleichmäßigkeit im hochklassigen 500lx Spielbetrieb führen würde. Auch das Ausschalten einzelner Leuchten bringt eine starke Ungleichmäßigkeit mit sich.

Dies hat zur Folge, dass die Plätze in aller Regel dauerhaft mit 500lx bespielt werden und die Lampen somit häufig gewechselt werden müssen, zu viel Energie und Geld verbrauchen und somit auch zusätzlich CO2 ausstoßen.

Die maximale Beleuchtungsstärke wird an nur sehr wenigen Spielstunden im Jahr benötigt. Umso wichtiger ist die Funktion, die Beleuchtungsstärke gleichmäßig auf das tatsächlich notwendige Niveau zu regeln um maximal viel Energie unter optimalen Spielbedingungen zu sparen. Die Gleichmäßigkeit bleibt hierbei unverändert auf dem konstant hohen Niveau, da alle Leuchten dasselbe Lichtniveau aufweisen.


Quellen:
DIN EN 12193
DIN EN 12464
CIE: 154 „Maintenance of outdoor lighting systems“
licht.wissen 08 Sport und Freizeit


Software:
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