Technik
Licht 3 | 2022

BIM Leuchten-Modellierung

Merkmale, Geometrien, Formate

Noch nie gab es so viele Daten. Und noch nie wurden mehr Daten gefordert als heute. Das gilt auch für Leuchten-Daten in Relation zu anderen Bauprodukten. Leuchten und Lichttechnik sind schlicht zu komplex, als sie einfach als ein weiteres Bauprodukt der Elektrotechnik mit Standard-Formaten zu beschreiben. Über die Notwendigkeit gut gepflegter Leuchten-Daten und -Geometrien und über das neue Format GLDF als große Chance für die Leuchtenindustrie, berichtet unser Autor Robert Heinze.

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Notwendigkeit und AnforderungenLeuchten sind komplex und vielfältig. Auch die Datenformate und digitalen Modelle von Leuchten sind vielfältig und komplex, um die Realität möglichst gut abzubilden. Leuchten haben schon seit mehreren Jahrzenten mit der Photometrie recht umfangreiche Daten in Relation zu anderen Bauprodukten. Und Leuchten-Daten ergeben nur Sinn, wenn es auch Programme gibt, die diese nutzen und weiterverarbeiten. Bei Licht und Photometrie ist dies schon lange der Fall. Die Anforderungen an den Daten-Umfang und die Formate von Leuchten ergeben sich durch die anvisierten Anwendungen, in denen diese Leuchten verwendet werden sollen. Hierbei existieren mehrere passende Programme, die mehrere Formate und Daten-Umfänge interpretieren. Es erhöht die Übersicht, die Programme mit möglichen Zielgruppen zu kreuzen. Allerdings sind die Zielgruppen, je nach Granularität, alles andere als homogene Anwendergruppen mit einer klaren Tool-Chain oder einem eindeutigen Set an Datenbedürfnissen. So entstehen tiefgreifende Unschärfen in der Datenanforderung. Dies hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Auch BIM hat dazu beigetragen. Nie gab es mehr Daten als heute. Nie wurden mehr Daten gefordert als heute. Und noch nie war es so unklar wie heute, was mit diesen Daten in welchen Tools geschieht.Anwendungsfälle digitaler LeuchtenEin digitales Modell einer Leuchte kann in einem oder mehreren Formaten für verschiedene Programme genutzt werden. So auch für verschiede Zwecke in dem gleichen Programm. Um die Übersicht zu behalten, hilft es, wenn man die übergeordneten Anwendungen bzw. Zweck und Ziel der Leuchten-Daten betrachtet und klassifiziert.
Beim ZVEI hat der AAT 5 (BIM) kürzlich alle möglichen Anwendungsfälle von Leuchten-Daten aufgestellt:

  • Werbemedien, Kataloge
  • Konzepterstellung, Vorplanung
  • Lichtberechnung
  • Lichtplanung (Normativ)
  • Lichtplanung (Gestaltung)
  • Lichtmanagement Planung
  • Elektroplanung
  • Akustikplanung
  • Prüfung der Planung durch Architekten
  • Visualisierung
  • Kostenschätzung, Verkauf
  • Ausschreibung
  • Logistik
  • Installation
  • Abnahme
  • Inbetriebnahme
  • Betrieb
  • Wartung, Reinigung
  • Rückbau
  • Recycling

Diese 20 Anwendungen von Datensätzen oder Leuchten-Formaten wurden für eine Leuchten LOD Diskussion aufgestellt (siehe LICHT 9 I 2020). In folgenden Sitzungen wurde dies dann in Gruppen gegliedert und mit Merkmals- und Geometrie-Anforderungen untersetzt.
Jeder einzelne Anwendungsfall hat seine eigenen Anwender, Software, Schnittstellen und Datenbedürfnisse. Hinter jedem Punkt könnte man diverse Programme und Formate schreiben. Daran sieht man, wie weit sich das Thema Daten erstreckt, da heute schon fast alle Produktprozesse digitalisiert sind. Heute ist es fast unmöglich, passgenau auf alle Anwendungen Daten über das gesamte Produktportfolio zu erheben und diese in den richtigen Formaten und Schnittstellen bereitzustellen. Auch aus diesem Grund wurde GLDF entwickelt (siehe später in diesem Artikel).

Merkmale

In der Beleuchtungs-BIM Normung war ein erster und wichtiger Schritt das Aufstellen von identifizierbaren und einheitlichen Merkmalen (siehe LICHT 6 I 2020). Mit der CEN/TS 17623:2021 und deren globalen ISO Nachfolger ISO/TS 7127 (Veröffentlichung vermutlich 2023) ist es möglich, Leuchten-Merkmale eindeutig und universell zu kommunizieren. Besonders zwischen Programmen und Datenbanken können damit Leuchten-Daten verständlich ausgetauscht werden. Wenn zum Beispiel ein Leuchten-Lichtstrom ausgetauscht werden soll, dann kann mit der GUID (Globally Unique IDentifier) »2oxTEZw7TCPPcnnsapMO1u« dieser eindeutig über alle Sprach- und Formats-Grenzen gekennzeichnet werden. Für Leuchtenhersteller ist es sinnvoll, die CEN/TS 17623:2021 GUIDs als Mapping Core (Zuordnungsbasis) schon früh im PIM-System (Produktinformationssystem) zu verankern und dann zu allen Datenanfragen (z. B. COBie), Formats-Generierungen (z. B. ROLF) und Klassifikationssystemen (z. B. ETIM) zu mappen. Damit werden Datenausleitungen deutlich leichter und strukturierter. Ausleitungen und Publikationen müssen nicht mehr umfangreich spezifiziert, erklärt und dokumentiert werden, wenn man sich auf eine Norm bezieht. Was z. B. der Leuchten-Lichtstrom ist, wird in der CEN/TS 17623 beschrieben.

GUID

ID

Name

Beschreibung

Symbol

Format, Einheit

Wertemenge

Beispiele

2oxTEZw7TCPPcnnsapM01u

04-0005

Bemessungslichtstrom der Leuchte

Vom Hersteller oder verantwortlichen Anbieter angegebener Wert des ersten Lichtstroms eines gegebenen Leuchtentyps; die Leuchte wird bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C betrieben, siehe auch EN 13032-4.

1E0, lm

n.a.

Geometrie

Die Geometrie einer Leuchte kann und sollte auch digital vorhanden sein. Dafür gibt es aus verschiedenen Perspektiven mehrere Gründe. Zunächst fordern fast alle BIM-Autorensysteme und Lichtplanungsprogramme ein gewisses Minimum an Geometrie, um die Leuchten als Objekt nutzen zu können. Ein einfacher Quader oder ein Zylinder reichen da meist schon als Anker bzw. als 3D-Symbol. Das nächste Level ist eine Geometrie, welche die Leuchte als Leuchte mit mehr oder weniger spezifischen geometrischen Merkmalen abbildet. Bei vielen einfachen Leuchten-Geometrien in RELUX kann man die Baureihe und die Montageart erkennen. Für Lichtberechnungssoftware wird versucht, einen Sweet-Spot zwischen Geometrie-Repräsentation und Berechnungsperformance zu treffen. Hinter diesem Sweet-Spot können mit aufwendigen Leuchten-Modellen und Materialeigenschaften virtuelle Fotoshootings für Produktpräsentationen oder fotorealistische Raum-Visualisierungen ermöglicht werden.

Trilux
Trilux
Abb.: TRILUX Leuchten-Geometrie in drei Repräsentanz-Ebenen (einfach, normal, detailliert). Quelle: TRILUX Trilux

Neben diesen drei repräsentativen Geometrieebenen hat die Leuchten-Geometrie auch ein paar technische Funktionen, z. B. die Montagepunkte und die Position des elektrischen Anschlusses. Beides sind sehr wichtige Informationen für die Elektroplanung und Installation der Leuchten. Auch Drehgelenke sind bei vielen Leuchten vorhanden und sollten geometrisch mit Achsen und Bewegungsbereichen beschrieben werden. Damit können Planer und Gestalter viel präziser die Leuchten qualifizieren und die Einstellungen dokumentieren.
Sehr speziell und wichtig für Leuchten sind geometrische Daten zu den Lichtaustritten. Diese haben einen großen Einfluss auf die Berechnung der Blendungswerte. Lichtaustritte haben eigene Maße, Positionen und Richtungen, aus denen die LVKs entspringen. Das gleiche gilt für Sensoren und ihre Erfassungsbereiche.
Ohne diese technischen Modell-Informationen sind Leuchten nur Möbel bzw. reine 3D-Modelle. Erst mit Lichtstautritten und Befestigungspunkten, elektrischen Anschlusspunkten, Sensorpositionen und Drehgelenken werden aus den Modellen echte, planbare Leuchten. Diese technischen Zusatzinformationen müssen zusätzlich zur Geometrie erstellt werden. Dies macht eine Leuchten-Modellierung aufwendiger als andere simple Bauobjekte. In speziellen Werkzeugen, wie dem RFA-Editor im Revit oder der Anwendung LumGeo für ROLF / r3d, müssen zu einem 3D-Modell der Leuchte noch Drehgelenke, Lichtaustritte, etc. definiert werden. Bisher gibt es dafür keinen automatischen Prozesse oder Scanner. Der manuelle Vorgang der Lichtaustritts-Definition verlangt sogar nach einer lichttechnischen Kenntnis in Bezug auf Lage, Drehung bzw. Ausrichtung der LVK. Auch die Fläche des Austritts muss stimmen, um UGR-Werte und Leuchten-Lichtstrom richtig berechnen zu können.

Abb.: RELUX LumGeo Robert Heinze

Formate

Zunächst muss bei Formaten in Photometrie-Formate und Leuchten-Formate unterschieden werden. Zu den photometrischen Formaten gehört das IESNA LM-63 Photometric Data File oder auch kurz IES-Format genannt. Es ist in Nordamerika normiert und erfuhr mehrere Updates. In Europa ist das EULUMDAT-Format, auch LDT genannt, von Prof. Axel Stockmar weit verbreitet. Und dies, obwohl das Format nur durch einen Tagungsbeitrag zur LICHT 1990 und später durch einen Wikipedia-Eintrag definiert wurde. Seit 1990 gab es keine Updates; dies könnte auch eine Ursache für den Erfolg des Formates sein (ähnlich wie DMX). Der modernste Vertreter von photometrischen Datenformaten ist das »Standard Format for the Electronic Transfer of Luminaire Optical Data« oder kurz IES-XML des in Kanada lebenden Ian Ashdown. Es ist in Italien als UNI 11733 normiert und wird von der neu gegründeten ATLA (All Things Lighting Association) als ATLA S001 kostenlos publiziert. Es gibt noch einige weitere Photometrie Formate; aber diese sind deutlich weniger verbreitet bzw. werden weniger genutzt.

Abb.: Lichtstärkeverteilungskurve einer IES-Datei Robert Heinze

Datenformate, die Leuchten beschreiben sind zum Beispiel das ROLF-Format von RELUX oder das ULD von DIAL. Aber auch eine Revit RFA kann eine Leuchte recht gut abbilden. Diese Formate können eine 3D-Geometrie, mehrere Lichtaustritte mit LVKs und eine Menge an Merkmalen beinhalten. All diese Leuchten-Formate sind recht komplex und proprietär. ArchiCAD GDL und Eastern Graphics OFML können auch Leuchten geometrisch und mit Merkmalen abbilden und sind sogar offen dokumentiert; aber die Photometrie hat noch deutliche Lücken und man merkt, dass hier primär Möbel bzw. allgemeine Objekte beschrieben werden. Das neue GLDF-Format ist ein großer Schritt weiter auf dem Weg zum perfekten Leuchten-Format.

Abb.: Leuchte im ROLF-Format Robert Heinze

GLDF

GLDF ist ein Container-Format speziell für Leuchten und eine Neuentwicklung von RELUX und DIAL (siehe LICHT 4 I 2021). GLDF ist eine konsequente Weiterentwicklung der heutigen Formate ROLF und ULD zusammen mit einer Nutzung in BIM-Umgebungen. Das XML-basierte Format ist offen und frei in der Nutzung. Daher kann jeder dieses Format direkt mit der Dokumentation oder mit den Tools auf www.gldf.io erzeugen. RELUX, DIALux und vermutlich auch weitere Anwendungen werden GLDF interpretieren, da auch das Importieren und Auswerten für alle frei möglich sein wird. In GLDF gibt es keine Grenze für den Asset-, Merkmals- oder Varianten-Umfang. Für die Photometrie kann IES, LDT oder IESXML verwendet werden. Und dies als Datei im Container oder als Link zu einer Quelle.
Für die Geometrie wurde ein neues, eigenes und auch offenes Format namens L3D entwickelt. Dieses basiert auf dem ebenfalls offenen OBJ-Format und ergänzt mit einer XML-Datei Lichtaustritte, Drehgelenke, elektrische Anschlüsse, etc. Hersteller, die GLDF erzeugen, haben ihre Leuchten so frei und umfangreich digital beschrieben, wie es heute nur möglich ist. Jede Datenanfrage kann mit einem Verweis auf die offene Dokumentation inklusive Geometrie, Photometrie und Varianten beantwortet werden. Nur mit GLDF können alle oben aufgeführten 20 Anwendungsfälle abgedeckt werden.
GLDF ist nicht ein weiteres Datenformat. Es wird alle anderen ersetzen. Alle anderen Formate, falls diese überhaupt noch nötig werden, können aus GLDF erzeugt werden. Weitere Details und das Format sind auf www.gldf.io zu finden.

Abb.: Leuchte im L3D-Format (Geometrie des GLDF-Formats) – aus dem Tool L3D Edit auf www.gldf.io Robert Heinze

Fazit

Was es nicht im Internet gibt, gibt es nicht. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass ein Planer Leuchten als real oder planbar wahrnimmt, wenn er keine Modelle, Datenformate oder Abbildungen der Leuchte im Internet finden kann. Das gilt auch für Händler und Einkäufer. Auch Print-Kataloge oder Broschüren können dies nicht aufheben. Verfügbare Leuchten müssen im Netz mit einem Minimum an Daten (Name, LVK, Bild, etc.) vorhanden sein, wenn sie eingesetzt werden sollen. Für fast alle Großhändler muss es eine digitale ETIM-Klassifikation geben.

Das digitale Abbild einer Leuchte ist für den Verkauf bzw. die Planung inzwischen eine Grundvoraussetzung für den Verkauf eines realen Produktes. Planer und Einkäufer treffen ihre Entscheidung anhand der Daten des Produkts. Dass ein reales Muster vorher beim Planer oder Entscheider begutachtet wird, nimmt ab. Und auch dann wird diese Bemusterung mit digitalen Daten (z. B. dem Preis, der LVK) ergänzt. Wer seine Leuchten-Daten gut und umfangreich pflegt, wird sich am Markt durchsetzen.

Alles was automatisierbar sein wird, wird auch automatisiert. In Anbetracht einer immer weiter fortschreitenden Digitalisierung und Automatisierung der Bauindustrie – nicht nur durch BIM – können bald nur noch gut gefüllte, digitale Abbilder von Leuchten dem Planungs- und Qualifizierungs-Prozess zugeführt werden.

GLDF ist eine Chance für die internationale Leuchtenindustrie, die Produktstruktur von Leuchten selbst zu definieren und die Daten-/Formats-Hoheit in der BIM-Ära zu halten. Leuchten und Lichttechnik sind auch schlicht zu komplex und eigen, als sie einfach als ein weiteres Bauprodukt der Elektrotechnik mit Standard-Formaten, die außerhalb der Leuchtenbranche entwickelt wurden, zu beschreiben.

Abb.: GLDF-Logo RELUX

Weitere Informationen:

Autor: Robert Heinze, Relux, www.relux.com

Abbildungen: sofern nicht anders angegeben: Robert Heinze

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 3 | 2022

Erschienen am 26. April 2022