Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4438
Main Title: Lighting quality and energy efficiency in office spaces
Translated Title: Beleuchtungsqualität und Energieeffizienz in Büroräumen
Author(s): Kirsch, Raphael M.
Referee(s): Völker, Stephan
Veitch, Jennifer A.
Knoop, Martine
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Der Einsatz von Solid-State Lighting in der Allgemeinbeleuchtung stellt neue Herausforderungen an die Lichtplanung in Büros. Durch effiziente optische Systeme und Lichtlenkung können Beleuchtungsanlagen an Raum und Nutzer angepasst werden. In der Konsequenz stehen Lichtplaner vermehrt vor der Aufgabe, die Beleuchtung an visuelle Präferenzen und individuelle psychobiologische Unterschiede des Nutzers anzupassen und diese schon bei der Planung zu berücksichtigen. Bisherige Forschung im Bereich der Beleuchtungsqualität bezieht sich meist auf die Leuchtstofflampen-Technologie. Die Auswirkung der abweichenden Eigenschaften von LEDs auf das visuelle Erscheinungsbild eines Raums wurde bisher nicht umfassend untersucht. Daraus ergeben sich folgenden Forschungsfragen: Wie beeinflusst die Lichtumgebung die Raumwahrnehmung? Wie beeinflusst der Chronotyp des Nutzers zu bestimmten Tageszeiten die visuelle Bewertung eines Raumes in Abhängigkeit von der Beleuchtung? Die Forschungsfragen wurden in einem neu entwickelten Bürobeleuchtungssimulator untersucht, der auf eine strikte Trennung photometrischer Kriterien abzielt, die potenziell die Raumwahrnehmung beeinflussen. Das visuelle Erscheinungsbild des Raumes wurde von 102 Probanden in zwei seperaten Experimenten unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen bewertet. Unabhängige Variablen waren Wand- und Deckenleuchtdichte, horizontale Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich des Arbeit- splatzes und Hintergrundleuchtdichteverteilung. Abhängige Variablen war die subjektive Einschätzung von visueller Helligkeit und Attraktivität des Raumes. Die Teilnehmer wurden in Gruppen nach Chronotypen unterteilt und bewerteten den Raum zu verschiedenen Tageszeiten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einen geringen, aber signifikanten Einfluss der Umgebungsbeleuchtungsstärke auf die Bewertung der visuellen Helligkeit. Die visuelle Attraktivität des Raumes wurde nicht beeinflusst. Wand- und Deckenleuchtdichte hatten einen deutlichen Einfluss auf das visuelle Erscheinungsbild des Büroraumes in Bezug auf visuelle Helligkeit und Attraktivität. Die Leuchtdichteverteilung auf Wänden und Decke beeinflusste die Raumwahrnehmung signifikant. Dabei wurden kohärente, gleichmäßige Verteilungen als heller und attraktiver bewertet. Die Interaktion zwischen Chronotyp und Tageszeit hatte in der ersten Versuchsreihe einen signifikanten Einfluss auf die Raumwahrnehmung. Morgentypen bewerteten den Raum am Morgen als heller und attraktiver als in den Abendstunden. Für Abendtypen war das Gegenteil der Fall. Dieser Effekt hatte in der zweiten Versuchsreihe keinen signifikanten Einfluss. Die Begutachtung der gesammelten Daten deutet darauf hin, dass dafür die kleinere Stichprobengröße verantwortlich war. Die Ergebnisse können dazu beitragen, Mindestempfehlungen für die photometrische Größen, die die Raumwahrnehmung beeinflussen mit höherer Genauigkeit zu definieren. Menschliche Bedürfnisse und individuelle Unterschiede können so in die Lichtplanung einbezogen werden.
The use of solid-state lighting poses new challenges for office lighting design. Efficient optical systems and lighting controls allow for highly adapted lighting installations. As a consequence, lighting designers have to consider the occupants’ visual preferences and individual psychobiological differences in a more precise way. Up to now, research on lighting quality mostly exists with regard to fluorescent lighting technology. The impact of solid-state lighting characteristics on visual appearance has not been investigated extensively. The following research questions occur: How do office lighting conditions influence room appearance? How does a person’s chronotype influence lighting appraisal of a space at a given time of day? The research questions were investigated in a special office lighting simulator aiming at a strict separation of photometric criteria potentially influencing room appearance. The appearance of the space was rated by a total of 102 participants in two experimental sessions under different lighting conditions. Independent variables were the luminance of walls and ceiling, horizontal illuminance around the task area and background luminance distribution. Participants were divided into groups according to their chronotypes and rated the space at different times of day. Dependent measure was the subjective rating of the space on the two scales ‘visual lightness’ and ‘visual attractiveness’. The outcomes of this work show a marginal influence of surrounding area illuminance on the perception of visual lightness. Visual attractiveness was not affected. Wall and ceiling luminance significantly influenced visual appearance of the office space regarding visual lightness and visual attractiveness. The luminance distribution of walls and ceiling significantly influenced the perception of visual attractiveness and visual lightness. Coherent and relatively uniform distributions werer rated as brighter and more attractive. The interaction between the participants’ chronotype and the time of observation showed a statistically significant effect on room appearance for the first experimental session. Morning types perceived the space as lighter and more attractive in the morning than in the evening. For evening types the opposite was true. The same effect was found to be non-significant during the second session. However, exploration of the gathered data suggested, that this might be due to the smaller sample size. The results can help to define minimum recommendations for photometric parameters influencing visual appearance in offices with higher accuracy and to include human needs and individual differences in the lighting design process.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-65760
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4735
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4438
Exam Date: 2-Dec-2014
Issue Date: 4-May-2015
Date Available: 4-May-2015
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Beleuchtungsqualität
Bürobeleuchtung
Energieeffiziente Beleuchtung
Lichtdesign
Raumwahrnehmung
Lighting design
Lighting energy efficiency
Lighting quality
Office lighting
Visual appearance
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/
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