Beleuchtungsstärke: Zur Definition, Messung und Berechnung
Die Beleuchtungsstärke (E) beschreibt die Menge des auf eine Fläche auftreffenden Lichts. Sie ist das Verhältnis des einfallenden Lichtstroms (Φ) zur Größe der Fläche (A). Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx). Diese ist definiert als Lumen durch Quadratmeter (1 lx = 1 lm/m²). Die Beleuchtungsstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle ab (photometrisches Entfernungsgesetz).
Wie wird die Beleuchtungsstärke gemessen?
Um die Beleuchtungsstärke direkt zu messen, wird ein Luxmeter bzw. ein Photometer zu Hilfe genommen. Ein Lichtsensor mit definiertem Durchmesser misst das einfallende Licht und gibt die entsprechenden Werte in Lux auf dem Gerät an. Es gibt unterschiedliche Güteklassen an Photometern. Diese geben Aufschluss über die Toleranz der ermittelten Werte:
Klasse A: Toleranz von +/- 5%
Klasse B: Toleranz von +/- 10%
Klasse C: Toleranz von +/- 20%
Für professionelle Lichttechnik werden daher ausschließlich geeichte Photometer hoher Güte genutzt. Für Smartphone-Geräte gibt es diverse Apps, die auch über einen Lichtsensor die Messung der Beleuchtungsstärke ermöglichen. Diese sind in der Regel jedoch nicht geeicht und weisen im Vergleich mit professionellen Luxmetern starke Abweichungen auf.
Gut zu wissen:
Um die Beleuchtungsstärke korrekt zu messen, sollten geeichte Luxmeter verwendet werden. Der Messkopf muss parallel zur Messfläche ausgerichtet sein und idealerweise auf dieser aufliegen. Da das Photometer das gesamte an diesem Punkt auftreffende Licht misst, muss darauf geachtet werden, dass die messende Person keine Leuchte im Messfeld verschattet!
Wie kann man die Beleuchtungsstärke berechnen?
Die mittlere horizontale Beleuchtungsstärke Em berechnet sich aus dem Lichtstrom Φ, der auf die betrachtete Fläche A fällt:
Beleuchtungsstärke (lx) = Lichtstrom (lm) / Fläche A (m²)
Zur praxisnahen Berechnung mit dem Taschenrechner kann die Beleuchtungsstärke an einem Punkt auch über die Lichtstärke berechnet werden. Die Lichtstärke kann man der Lichtstärkeverteilung auf dem Datenblatt der Leuchte entnehmen. Die anzuwendende Formel lautet:
Beleuchtungsstärke (lx) = Lichtstärke (cd) / Abstand (m)²
Diese Formel beschreibt das Photometrische Entfernungsgesetz: Die Lichtstärke in Candela (cd) wird durch das Quadrat des Abstandes (m) von Lichtaustrittfläche und Messfläche dividiert. Wichtig ist hierbei, zu beachten, dass das Licht in diesem Fall in einem rechten Winkel auf die Zielfläche auftrifft.
Welchen Wert muss die Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz haben?
Gute Beleuchtung ist wichtig am Arbeitsplatz, um lange konzentriert, aber auch sicher arbeiten zu können. Die europäisch festgelegte Norm EN 12464 zeigt auf, welche lichttechnischen Anforderungen erfüllt sein müssen: die Hauptmerkmale sind neben Beleuchtungsstärke
- Leuchtdichteverteilung,
- Blendungsgefahr,
- Lichtrichtung,
- Lichtfarbe und Farbwiedergabe,
- Flimmern und
- Tageslicht.
Die Bedeutung des Tageslichts wurde in der aktualisierten DIN EN 12464-1 aus dem Jahr 2011 im Besonderen hervorgehoben. Zudem wird immer wieder daraufhin gewiesen, dass Beleuchtung steuerbar oder regelbar sein sollte.
Auch der vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales bekannt gemachte Ausschuss für Arbeitsstätten gibt in Deutschland den wissenschaftlichen Erkenntnisstand für Arbeitssicherheit und -gesundheit beim Einrichten und Betreiben von Arbeitsplätzen wieder:
- Die mittlere Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich eines Arbeitsplatzes mit 300 lx Beleuchtungsstärke muss mindestens 200 lx betragen.
- Bei Arbeitsplätzen, die mit 500 lx oder mehr zu beleuchten sind, muss die mittlere Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich mindestens 300 lx betragen.
- Beleuchtungsstärken über 500 lx im Bereich des Arbeitsplatzes können eine höhere mittlere Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich erfordern.
- Die minimale Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich darf das 0,5- fache der mittleren Beleuchtungsstärke des Umgebungsbereichs nicht unterschreiten.
Bei leichten Sehaufgaben wird eine ausreichende Sehleistung schon durch geringe Beleuchtungsstärken erreicht, während komplizierte Sehaufgaben hohe Beleuchtungsstärken erfordern. So stellen 20 Lux eine Untergrenze dar, bei der z. B. die Gesichtszüge von Menschen gerade noch unterschieden werden können.
Gut zu wissen:
Die von zwei oder mehr Lichtquellen erzeugte Beleuchtungsstärke kann addiert werden. Erzeugt zum Beispiel eine Leuchte im Büro die Beleuchtungsstärke von 500lx auf einem Schreibtisch und eine zweite ebenfalls, so beträgt, wenn beide Leuchten betrieben werden, die Beleuchtungsstärke auf dem Schreibtisch 1000lx.
Was ist der Unterschied zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte?
Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte sind zwei wichtige lichttechnische Größen in der Lichtplanung. Beide berücksichtigen die Hellempfindlichkeitskurve des menschlichen Auges. Die Beleuchtungsstärke dient als Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht wohingegen die Leuchtdichte das von ihr reflektierte Licht beschreibt. Beleuchtet man ein weißes und ein schwarzes Blatt Papier mit gleicher Intensität, so wird man auf beiden Blättern die gleiche Beleuchtungsstärke messen. Das weiße Blatt Papier reflektiert jedoch deutlich mehr Licht als das schwarze Blatt und hat damit eine deutlich höhere Leuchtdichte.
Was ist die Punktbeleuchtungsstärke?
Im Gegensatz zur mittleren Beleuchtungsstärke (Em), die eine Aussage über die durchschnittliche Beleuchtungsstärke einer Fläche macht, beschreibt die Punktbeleuchtungsstärke (Ep) die exakte Beleuchtungsstärke an einem Punkt.
Mit Hilfe des photometrischen Entfernungsgesetzes lässt sich die Beleuchtungsstärke an einzelnen Raumpunkten berechnen. Indirekte Beleuchtungsanteile werden bei der Berechnung nicht berücksichtigt, sind jedoch durch eine zusätzliche Berechnung einbeziehbar. Die Berechnung von Punktbeleuchtungsstärken spielt vor allem bei der Lichtplanung für eng begrenzte und von einzelnen Leuchten beleuchtete Bereiche, zum Beispiel von Exponaten in einer Ausstellung, eine Rolle.
