Design und Standards für LED-Sportplatzbeleuchtung im Freien

Beste Außenbeleuchtung für Sportplätze

Verzeichnis:
1. Standards für die Beleuchtung von Sportplätzen im Freien
2. Fallbeispiel für die Beleuchtung von Sportplätzen im Freien für Hochschulen
3. Installation, Betrieb und Wartung
4. Beste Beleuchtung für Sportplätze im Freien

Ein moderner Outdoor-Sportplatz muss nicht nur eine ansprechende Architektur und umfassende Sportanlagen bieten , sondern auch über eine geeignete Beleuchtung verfügen. Dazu gehören eine gleichmäßige und ausreichende Beleuchtung, optimale Lichtfarbe, ein Gefühl von Tiefe und Blendfreiheit . Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Beleuchtung das Seherlebnis für die Zuschauer verbessert und gleichzeitig den Bedürfnissen von Schiedsrichtern, Sportlern und den Anforderungen der Veranstaltungen gerecht wird. Darüber hinaus muss sie eine effektive Fernsehübertragung ermöglichen.

Effektive Beleuchtung spielt in modernen Stadien eine entscheidende Rolle. Bei der Planung  der Beleuchtung von Sportplätzen im Freien sollten drei Hauptfaktoren berücksichtigt werden:

Die Beleuchtung muss die Sehbedürfnisse der Athleten während des Wettkampfs erfüllen und negative Auswirkungen auf ihre Leistung minimieren.

Es sollte dem Sehkomfort des Publikums gerecht werden und etwaige durch die Beleuchtung verursachte Unannehmlichkeiten beim Ansehen der Veranstaltung verringern.

Um die Sendequalität zu verbessern, muss die Beleuchtung den Anforderungen für Fernsehübertragungen (in Bezug auf Farbe) entsprechen.

Die Beleuchtung ist sowohl für die Wettkampfanforderungen von Sportveranstaltungen als auch für das Zuschauererlebnis von entscheidender Bedeutung. Ein Sportplatz im Freien ohne ausreichende Beleuchtungseinrichtungen gilt als unvollständig und kann seine Funktionalität erheblich beeinträchtigen.

1. Standards für die Beleuchtungsgestaltung von Sportplätzen im Freien

Ein typisches Leichtathletikstadion im Freien ist in Außenfeld, Mittelfeld und Innenfeld unterteilt. Die Begrenzung bildet die Startbahn, die als Mittelfeld dient und typischerweise aus neun bis zehn Bahnen mit einer Breite zwischen 1,22 und 1,25 Metern besteht. Der Bereich innerhalb der Startbahn bildet das Innenfeld, zu dem auch der zentrale Platz für Leichtathletikveranstaltungen oder Fußballspiele gehört. 

Der Schwerpunkt der Beleuchtungsstandards für Leichtathletik im Freien liegt auf der Beleuchtungs- und Beleuchtungsqualität. Die Beleuchtungsqualitätsstandards berücksichtigen Faktoren wie Blendung, Farbtemperatur der Lichtquelle, Farbwiedergabeindex, Lichtausrichtung und Energieeffizienzanforderungen. Diese Beleuchtungsqualitätsstandards sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1: Qualitätsstandards für die Beleuchtung von Sportplätzen im Freien

2. Fallbeispiel für die Beleuchtung von Sportplätzen im Freien für ein College

Die Anforderungen an die Lichtsteuerung werden anhand eines Universitätssportplatzes im Freien ermittelt , der Amateurtraining, Amateurwettkämpfe und Großveranstaltungen abdeckt. Der  Sportplatz im Freien ist 183 Meter lang, 100 Meter breit und umfasst eine Gesamtfläche von 18.300 Quadratmetern. Um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erreichen, sind die Hauptlichtmasten 30 Meter hoch und bestehen jeweils aus 40 Leuchten mit je 400 Watt. Die zusätzlichen Lichtmasten befinden sich in einer Höhe von 15 Metern und bestehen jeweils aus 8 Leuchten mit je 200 Watt. 

Die Leuchten haben einen Projektionswinkel von 70 Grad, was zu einer Gesamtleistung von 35.200 Watt und einem Blendungsindex von ca. 30 führt. Diese seitliche Beleuchtungskonfiguration bietet ein verbessertes Blendungsmanagement und eine verbesserte vertikale Beleuchtung, wenn der Lichtwinkel auf 70 Grad zur Längsachse des Spielfelds eingestellt wird. Ein höherer Winkel trägt zwar zur Reduzierung der Blendung bei, führt aber auch zu einer Verringerung der vertikalen Beleuchtungskomponente.

Der Elevationswinkel des Flutlichts in Seitenliniennähe wird durch den Winkel β definiert. Um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen horizontaler und vertikaler Beleuchtung zu gewährleisten, sollte der β-Winkel 25° nicht überschreiten. Sollten die Flutlichter am Rand der Tribünendecke diese β-Anforderung nicht erfüllen, können sie unter der Decke installiert werden oder es können alternative Methoden angewendet werden. Zwei Flutlichtsätze werden entlang der Spielfeldseite positioniert. Nähert sich der β-Winkel 25°, entspricht die Höhe der Lichtmasten, die einen Winkel von 70° erreichen, einer Vier-Ecken-Konfiguration. 

In der Praxis können auch zwei Türme pro Seite effektiv eingesetzt werden. Die Flutlichter sind nahezu durchgehend angeordnet, wobei die Lichtstreifen über die Grundlinie des Spielfelds hinausreichen, um eine ausreichende Beleuchtung an beiden Enden zu gewährleisten und den Sportlern in der Nähe der Seitenlinien vertikales Licht zu bieten. Eine Vergrößerung des Winkels reduziert die Blendung der Sportler, die sich zur Grundlinie bewegen, und verbessert gleichzeitig die vertikale Beleuchtung. Die maximal zulässige Winkelvergrößerung wird durch die Deckenhöhe der Tribünen und etwaige Schatten auf dem Spielfeld beeinflusst, die das Licht der Lampen behindern.

(1) Beleuchtungsnorm

Die Beleuchtungsstandards für dieses Projekt entsprechen den Anforderungen für Sportplätze der Klasse III.

(2) Gleichmäßigkeit der Beleuchtung

Angesichts der großen Fläche des Sportplatzes, der beträchtlichen Distanz und des großen Bewegungsbereichs des Fußballs ist eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem Boden unerlässlich. Nationale Normen schreiben vor, dass das Verhältnis von minimaler zu maximaler horizontaler Beleuchtung mindestens 0,5 und das Verhältnis von minimaler zu maximaler vertikaler Beleuchtung mindestens 0,4 betragen sollte. Darüber hinaus darf das Verhältnis von vertikaler zu horizontaler Beleuchtung nicht unter 0,25 fallen, und die vertikale Beleuchtung im Zuschauerbereich sollte mindestens 0,25 der Beleuchtung auf dem Spielfeld betragen.

(3) Blendungsbegrenzung

Effektive Sportbeleuchtung muss nicht nur eine ausreichende horizontale und vertikale Beleuchtung gewährleisten, sondern auch Blendung minimieren, um eine helle und angenehme Umgebung zu schaffen. Blendung beeinträchtigt die Beleuchtungsqualität erheblich. Um Blendung zu vermeiden, sind Aspekte wie die Installationshöhe der Leuchten, ihre Projektionsrichtung, die Bewegungsbahnen der Sportler und der Blickwinkel des Publikums zu berücksichtigen. Daher sollte der Elevationswinkel des untersten sichtbaren Teils der Leuchte in der Mitte des Sportfelds über 30° liegen. Es gibt sowohl national als auch international etablierte Standards zur Blendungsbegrenzung . Typischerweise sollte der Blendungsindex (CF) für große Wettkampfstätten 50 nicht überschreiten, während der Blendungsindex (GF) für Trainingsstätten 60 nicht überschreiten sollte.

(4) Farbtemperatur und Farbwiedergabe

Farbtemperatur und Farbwiedergabe der Lichtquelle sind entscheidende Faktoren bei der Lichtplanung von Sportstätten, da sie die Eignung des Lichts für verschiedene Anwendungen bestimmen. Die Internationale Beleuchtungskommission gibt eine Farbtemperatur zwischen 3.000 und 6.000 K an. Spiele finden typischerweise vom Nachmittag bis zur Abenddämmerung statt, wobei die Farbtemperatur des Himmels zwischen 4.000 und 6.000 K liegt. Daher ist eine Farbtemperatur über 4.000 K erforderlich. 

Ein höherer Farbwiedergabeindex (CRI) bedeutet eine bessere Farbgenauigkeit, was die Farbwiedergabe für Fernsehübertragungen verbessert. Daher gibt es spezifische CRI-Anforderungen: Für internationale Wettbewerbe und Veranstaltungen, die Fernsehübertragungen erfordern, sollte der CRI zwischen 80 und 90 liegen; für nationale und internationale Wettbewerbe und Trainingsstätten sollte er zwischen 60 und 80 liegen; und für Trainingsstätten sollte er zwischen 40 und 60 liegen. Laut Norm  sollte die Beleuchtung von Sportplätzen im Freien einen CRI von mindestens 80 aufweisen.

(5) Lichtquellenlampen

Für die künstliche Beleuchtung von Sportanlagen kommen typischerweise Halogen-Wolframlampen, Metalldampflampen, LED-Lampen, Quecksilberdampflampen und Natriumdampflampen zum Einsatz. LED-Lampen werden aufgrund ihrer kompakten Größe, präzisen Lichtstrahlsteuerung, hohen Effizienz, hervorragenden Farbwiedergabe, langen Lebensdauer und niedrigen Betriebskosten bevorzugt. 

LED-Lampen sind daher die erste Wahl für Sportplätze im Freien . Auch die Energieeffizienz der Beleuchtung ist ein entscheidender Aspekt moderner Beleuchtungskonzepte. Daher müssen Lichtquellen mit hoher Effizienz, hervorragender Farbwiedergabe und langer Lebensdauer gewählt werden. Nach der Bewertung und dem Vergleich verschiedener Beleuchtungsoptionen für Sportplätze im Freien fiel die Wahl schließlich auf LED-Lampen.

(6) Platzierung der Lichtmasten

Die 30 Meter hohen Lichtmasten stehen im Schnittpunkt der Spielfeldmitte mit der Seitenlinie in einem 15°-Winkel sowie im Schnittpunkt der Längsmitte mit der Längsseitenlinie in einem 5°-Winkel. Die 15 Meter hohen Lichtmasten stehen beidseitig parallel zu den Tribünen und dienen der Zusatzbeleuchtung.

(7) Höhe des Lichtmastes

Die Höhe des Lichtmastes beeinflusst maßgeblich die Beleuchtungsstärke und Blendwirkung des Sportplatzes . Um Blendung zu minimieren, wird die Höhe des Lichtmastes je nach Projektionswinkel zur Spielfeldmitte zwischen 22° und 25° eingestellt. Diese Konfiguration hat sich bewährt, da sie die Anzahl der für Sportler und Zuschauer sichtbaren Lichtquellen reduziert und so die Blendung verringert. 

(8) Berechnungsergebnisse

Nach der Ermittlung der Beleuchtungsstärke, des Blendungsindex, der Position und Höhe des Lichtmastes werden die Anzahl der Lampen sowie der horizontale und vertikale Beleuchtungsbedarf mithilfe einer Punkt-für-Punkt-Methode ermittelt. Abbildung 5 veranschaulicht das Schema dieser Berechnungsmethode. 

Für den Veranstaltungsort wurden insgesamt 96 Lampensätze ausgewählt, wobei 40 Sätze auf jedem 30 m langen Mast und 8 Sätze auf jedem 15 m langen Mast montiert sind. Die durchschnittliche horizontale Beleuchtungsstärke beträgt 1,255 lx, die vertikale Beleuchtungsstärke 1,298 lx und der Blendwert liegt bei 30.

(9) Installationshinweise

Um die Blendung zu minimieren, muss bei der Positionierung der Hochmastlampen darauf geachtet werden, dass die Masten einen Winkel von 10° bis 12° außerhalb der unteren Linie und von 5° bis 8° außerhalb der Seitenlinie aufweisen, was zu einem Projektionswinkel von über 25° führt. 

Die Positionierung der Lichtmasten darf die Sicht des Publikums nicht behindern. Typischerweise beträgt die Höhe der Lichtmasten auf Sportplätzen im Freien mehr als 25 Meter. Wenn die Leuchten auf dem überdachten Gehweg montiert sind, sollte die Höhe des Gehwegs mindestens 30 Meter betragen.

(10) Beleuchtungsstärkemessung

Wählen Sie einen repräsentativen Bereich oder vermessen Sie den gesamten Veranstaltungsort. Bei Veranstaltungsorten mit symmetrischer Beleuchtung reicht es aus, nur die Hälfte oder ein Viertel der Fläche zu vermessen. Die Platzierung der Messpunkte für die Beleuchtungsstärke sollte den Spezifikationen des Veranstaltungsortes entsprechen. Abbildung 8 zeigt eine schematische Darstellung der Messpunkte und Abbildung 9 ein Raster der Messpunkte auf dem Sportplatz.

(11) Blendungsberechnung

Blendung beeinträchtigt die Lichtqualität erheblich . Gemäß CIE Nr. 83 „ Sportstättenbeleuchtung für Farbfernsehsysteme“ sollte der maximale Blendungsindex (GR max) in der Sportstätte unter 50 liegen. Ein niedrigerer Blendungswert weist auf eine bessere Blendkontrolle hin. Bei der Berechnung der Beleuchtung sollte der Blendungswert (GR) in verschiedene Richtungen berücksichtigt werden, wobei ein Wert von GR < 50 akzeptabel ist. 

Um Blendung zu begrenzen, ist es wichtig, die Lampen sorgfältig auszuwählen, zu installieren und anzuordnen und die Hintergrundbeleuchtung des Sportplatzes im Freien zu verbessern .

3. Installation, Betrieb und Wartung

Markieren Sie nach der Installation der verstellbaren Flutlichter die Projektionspositionen, um die Wartung zu erleichtern. Es ist ratsam, den Zielpunkt der ursprünglichen Flutlichter bei anderen Sportveranstaltungen, wie z. B. Wurf- oder Laufwettbewerben, nicht zu verändern, da das Zurücksetzen des Zielpunkts zeitaufwändig und kostspielig sein kann. Es empfiehlt sich, zwei separate Beleuchtungssysteme einzurichten , die jeweils entsprechend ihren spezifischen Anforderungen gesteuert werden.

4. Beste Außenbeleuchtung für Sportplätze

Außenplatzleuchte SL03

Außenplatzleuchte SL04