Beleuchtungsniveau und Wartungswert der Beleuchtungsstärke

Gutes Sehen setzt eine ausreichende Helligkeit voraus. Das Beleuchtungsniveau hat einen großen Einfluss darauf, wie schnell, sicher und wie leicht eine Sehaufgabe – zum Beispiel bei der Arbeit am Computer oder beim Autofahren – von den Augen bewältigt werden kann. Normen geben Wartungswerte der Beleuchtungsstärke an, um Sehaufgaben und Tätigkeiten sicher und stetig ausführen zu können – auch bei hohen Anforderungen.
 

Das Beleuchtungsniveau wird maßgeblich durch die Beleuchtungsstärke bestimmt. Entscheidend für die Lichtplanung ist die richtige Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe oder der Tätigkeit. 

Horizontale, vertikale und zylindrische Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke ist der wichtigste beleuchtungstechnische Planungswert. In der Maßeinheit Lux (lx) gibt sie den Lichtstrom an, der von einer Lichtquelle auf eine definierte Fläche trifft. Sie beträgt ein Lux, wenn eine Fläche von einem Quadratmeter gleichmäßig mit ein Lumen Lichtstrom beleuchtet wird. Beispiel: Eine normale Kerzenflamme erzeugt im Abstand von einem Meter circa ein Lux.  

Die Beleuchtungsstärke lässt sich in jeder virtuellen Fläche im Raum berechnen oder mit einem Luxmeter messen. In einem Büroraum oder der Küche zu Hause liegt die Bewertungsfläche, etwa der Schreibtisch oder Küchentresen, horizontal – Lichttechniker sprechen deshalb von horizontalen Beleuchtungsstärken auf dieser Fläche.  

Um vertikale Flächen gut erkennen zu können – etwa Regalflächen und insbesondere Personen und Gesichter - ist die vertikale Beleuchtungsstärke entscheidend. Bei Objekten im Raum oder beim Erkennen von Gesichtern ist die zylindrische Beleuchtungsstärke ein wichtiges Maß. Sie ist der Mittelwert der vertikalen Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche eines stehenden Zylinders. Auch die halbzylindrische Beleuchtungsstärke kommt zum Einsatz, besonders in der Straßenbeleuchtung. 

Für das gute Erkennen vertikaler Fläche, wie z. B. Regalflächen und insbesondere Personen und Gesichter, ist die vertikale Beleuchtungsstärke entscheidend. Bei Objekten im Raum oder beim Erkennen von Gesichtern ist die zylindrische Beleuchtungsstärke ein wichtiges Maß. Sie ist der Mittelwert der vertikalen Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche eines Zylinders. Auch die halbzylindrische Beleuchtungsstärke kommt zum Einsatz, besonders in der Straßenbeleuchtung.

Die Beleuchtungsstärke beschreibt, wie viel Licht auf eine Fläche fällt. Einheit für die Beleuchtungsstärke ist Lumen pro Quadratmeter; in der Maßeinheit Lux (lx) angegeben.
Die Beleuchtungsstärke wird horizontal und vertikal in der Maßeinheit Lux (lx) gemessen. Die Beleuchtungsstärke gibt den Lichtstrom an, der von der Lichtquelle auf eine bestimmte Fläche trifft.
Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke ist der entscheidende Faktor zum Erkennen von Gesichtern, selbst aus etwas größerer Entfernung. Durch einen hohen Anteil des von vorne einfallenden Lichtes werden Gesichter gut erhellt und sind zudem plastisch wahrnehmbar.
Empfohlene Reflexionsgrade von Wänden, Boden, Decke und Arbeitsfläche nach DIN EN 12464-1. (Grafik: licht.de)
Empfohlene Reflexionsgrade von Wänden, Boden, Decke und Arbeitsfläche nach DIN EN 12464-1. (Grafik: licht.de)

Reflexionsgrade berücksichtigen

Bei der Planung ist zu berücksichtigen, dass dunkle Flächen mehr Licht „schlucken“ als helle Oberflächen. Deshalb gilt: Je geringer die Reflexionsgrade sind und je schwieriger die Sehaufgabe, desto höher muss die Beleuchtungsstärke sein. Einige Beispiele für Reflexionsgrade:

  • Weiße Wände bis 85 Prozent
  • Helle Holzverkleidung bis 50 Prozent
  • Rote Ziegelsteine bis 25 Prozent

Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte

Bei der Straßenbeleuchtung sind Leuchtdichten entscheidend: Der Verkehrsteilnehmer nimmt das von der Straßenoberfläche in sein Auge reflektierte Licht als Leuchtdichte wahr.

Anzahl, Position und Lichtverteilung der Leuchten beeinflussen die Beleuchtungsstärke – und damit auch den Energieaufwand der Beleuchtung. Sie ist die relevante Planungsgröße sowohl für Innen- als auch Außenräume. 

Beleuchtungsstärken auf Oberflächen ergeben die Leuchtdichten (in Candela pro Quadratmeter, kurz cd/m²) im Raum, die den Helligkeitseindruck bestimmen. Um sie zu ermitteln, müssten allerdings die Reflexionsgrade der Raumoberflächen bekannt sein.  

Bei der Bewertung von Straßen, die mit Geschwindigkeiten von mehr als 30 Kilometer je Stunde befahren werden, wird die Leuchtdichte (L) herangezogen – zum Beispiel Hauptverkehrsstraßen oder Tunnel.  

Grund sind die genormten Reflexionseigenschaften der Fahrbahnbeläge sowie die Festlegung des Beobachterstandortes: Der Kraftfahrer sieht das von der „gesehenen Fahrbahnfläche“ in seine Richtung reflektierte Licht – die material- und richtungsabhängige Leuchtdichte, gemessen in Candela pro Quadratmeter.  

Wartungswert der Beleuchtungsstärke

Für die Planung der Beleuchtung geben Normen Wartungswerte der Beleuchtungsstärke für die relevanten Bereiche der Sehaufgaben oder Tätigkeiten vor. Wartungswerte der Beleuchtungsstärke (Ēm) kennzeichnen die mittleren Beleuchtungsstärken, die zu jedem Zeitpunkt einstellbar sein müssen, unabhängig von Alter und Zustand der Beleuchtungsanlage.  

Wartungswerte der Beleuchtungsstärke sind erforderliche Werte, die modifiziert werden können. Höhere Wartungswerte können vorgegeben werden, wenn Fehler beim Arbeiten aufgrund unzureichender Beleuchtung kostspielig sind, Menschen schwierige Aufgaben zu erfüllen haben, älter oder Räume unterdurchschnittlich mit Tageslicht versorgt sind. Die modifizierten Beleuchtungsstärken und entsprechenden Kontextmodifikatoren wurden mit der 2021 veröffentlichen DIN EN 12464-1 eingeführt.

Wartungsfaktor und Wartung der Beleuchtungsanlage

Wartungsfaktor: Entwicklung der Beleuchtungsstärke mit/ohne Wartung

Die Beleuchtungsstärke lässt mit den Jahren nach, da Leuchten, Lichtquellen und Räume altern und verschmutzen. Um das zu kompensieren, werden Neuanlagen mit höheren Beleuchtungsstärken (= Neuwert) projektiert. In der Planung wird die Abnahme mit dem Wartungsfaktor erfasst: Wartungswert = Wartungsfaktor x Neuwert. 

Der Wartungsfaktor kann individuell ermittelt werden. Er hängt von der Art der Lichtquellen und der Leuchten, der Staub- und Verschmutzungsgefahr des Raums beziehungsweise der Umgebung sowie von der Wartungsmethode und dem Wartungsintervall ab. Häufig sind zum Zeitpunkt der Beleuchtungsplanung die betriebsbedingten Einflüsse auf die Abnahme der Beleuchtungsstärke nicht ausreichend bekannt, sodass bei einem Wartungsintervall von drei Jahren ein Wartungsfaktor von 0,67 (in sauberen Räumen) oder von bis zu 0,5 (in schmutzigen Räumen) anzusetzen ist. Bei modernen LED-Leuchten in wenig verschmutzten Räumen und bei regelmäßiger jährlicher Reinigung kann ein Wartungsfaktor von 0,8 gewählt werden.  

So ist sichergestellt, dass auch nach jahrelangem Betrieb die Mindestwerte der Beleuchtungsstärke für alle anfallenden Sehaufgaben eingehalten werden. Der Wartungsplan ist vom Lichtplaner zu erstellen. Er definiert den Zeitpunkt der Wartung. 

Berechnungsebene

In der Regel liegen die Bereiche der Sehaufgaben beziehungsweise Tätigkeiten, auf denen die Beleuchtungsstärken geplant werden, auf einer horizontalen Fläche im Raum. Empfohlen werden für Büroarbeitsplätze für die Höhe über dem Boden bei 0,75 Meter, für Verkehrsflächen maximal 0,1 Meter.  

Die Beleuchtungsstärke ist einfach messbar, ihre Berechnung relativ unkompliziert. Einen höheren Planungs- und Messaufwand erfordert die Bestimmung der Leuchtdichte für die Straßenbeleuchtung. Sie ist abhängig vom Lichtstrom der eingesetzten Lichtquellen, von der Lichtstärkeverteilung der Leuchten, der Geometrie der Beleuchtungsanlage sowie den Reflexionseigenschaften des Straßenbelages.  

Beispiele für Wartungswerte an Arbeitsplätzen

Kriterien der Beleuchtung sowie die erforderlichen Wartungswerte der Beleuchtungsstärke für verschiedene Sehaufgaben oder Tätigkeiten sind in den relevanten Normen aufgeführt. Von hoher Bedeutung ist zum Beispiel DIN EN 12464-1 für Arbeitsstätten in Innenräumen sowie DIN EN 12464-2 für Arbeitsstätten im Freien.

Beispiele für Wartungswerte bei Sehaufgaben in Innenräumen (DIN EN 12464-1:2021): 

  erforderlich modifiziert
Büro, Lesen 500 lx 2.000 lx
Industrie, Qualitätskontrolle 1.000 lx 1.500 lx
Verkehrsflächen 100 lx 150 lx

Empfehlungen für die Straßenbeleuchtung sind in DIN EN 13201-2 aufgeführt:

Anliegerstraße 7,5 lx
Hauptverkehrsstraße 1,5 cd/m2
Parkplatz 15 lx

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