Einleitung
Wenn beurteilt werden soll, ob ein Büro ausreichend beleuchtet ist, ob die Beleuchtung eines Klassenraums für das Lesen geeignet ist oder ob in Industriehallen, Krankenhäusern, Lagern und Verkaufsflächen geeignete Lichtverhältnisse herrschen, spielt eine photometrische Größe eine zentrale Rolle: die Beleuchtungsstärke.
Sie wird häufig vereinfacht als „Helligkeit einer Lampe“ verstanden. Tatsächlich beschreibt sie jedoch nicht, wie viel Licht eine Lichtquelle erzeugt, sondern wie viel Licht auf einer bestimmten Fläche ankommt.
Dieselbe Leuchte kann abhängig von Abstand, Einfallswinkel, Umgebung und Abschattung sehr unterschiedliche Beleuchtungsstärken erzeugen.
Die Beleuchtungsstärke gehört deshalb zu den wichtigsten Messgrößen in Lichtplanung, Gebäudeprüfung, industrieller Fertigung, Arbeitssicherheit und Umweltmesstechnik.
Das Wichtigste im Überblick
Sie erfahren:
● Was Beleuchtungsstärke bedeutet;
● Warum Lux die Einheit der Beleuchtungsstärke ist;
● Wie Beleuchtungsstärke und Lichtstrom zusammenhängen;
● Welche Faktoren die Beleuchtungsstärke beeinflussen;
● Warum sich Beleuchtungsstärke mit Abstand und Winkel verändert;
● Wie sich Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte, Lichtstrom und Lichtstärke unterscheiden;
● Wie Beleuchtungsstärke mit einem digitalen Luxmeter gemessen wird;
● Worauf bei der Messung zu achten ist.
Was ist Beleuchtungsstärke?
Die Beleuchtungsstärke beschreibt den auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom pro Flächeneinheit.
Vereinfacht ausgedrückt:
Sie zeigt, wie viel Licht tatsächlich auf einer Fläche ankommt.
Befindet sich beispielsweise dieselbe LED-Leuchte nahe über einem Tisch, erreicht mehr Licht die Arbeitsfläche und die Beleuchtungsstärke ist höher. Wird der Abstand vergrößert, sinkt die Beleuchtungsstärke in der Regel.
Die Beleuchtungsstärke ist daher keine feste Eigenschaft der Leuchte.
Dieselbe Lichtquelle kann an verschiedenen Messstellen unterschiedliche Werte erzeugen.
● Direkt unter der Leuchte ist die Beleuchtungsstärke meist höher;
● Mit zunehmendem Abstand nimmt sie in der Regel ab;
● Maschinen, Wände oder andere Objekte können Schatten erzeugen;
● Auch der Einfallswinkel beeinflusst den Messwert.
Warum wird Beleuchtungsstärke in Lux angegeben?
Die SI-Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx).
Lux steht in direktem Zusammenhang mit dem Lichtstrom in Lumen:
1 lx = 1 lm/m²
Wird 1 Lumen gleichmäßig auf 1 Quadratmeter verteilt, beträgt die mittlere Beleuchtungsstärke 1 Lux.
Bei ideal gleichmäßiger Verteilung ergeben 1000 lm auf:
● 1 m² → 1000 lx;
● 2 m² → 500 lx;
● 10 m² → 100 lx.
Je größer die beleuchtete Fläche bei gleichem Lichtstrom, desto geringer ist somit die mittlere Beleuchtungsstärke.
In realen Anwendungen beeinflussen zusätzlich Lichtverteilung, Abstand, Einfallswinkel, Reflexionen und Abschattungen das Ergebnis.
Wie wird Beleuchtungsstärke berechnet?
Unter idealen Bedingungen gilt:
E = Φ / A
Dabei ist:
● E = Beleuchtungsstärke in Lux;
● Φ = auf die Fläche auftreffender Lichtstrom in Lumen;
● A = beleuchtete Fläche in m².
Bleibt der Lichtstrom konstant:
● Kleinere Fläche → höhere mittlere Beleuchtungsstärke;
● Größere Fläche → niedrigere mittlere Beleuchtungsstärke.
In realen Anlagen kommen weitere Einflussgrößen wie Lichtstärkeverteilung, Abstand, Einfallswinkel und Raumreflexionen hinzu.
Für praktische Prüfungen wird die Beleuchtungsstärke daher meist direkt mit einem Luxmeter am tatsächlichen Arbeitsort gemessen.
Welche Faktoren beeinflussen die Beleuchtungsstärke?
Lichtstrom der Lichtquelle
Bei vergleichbaren Bedingungen führt ein höherer wirksamer Lichtstrom in der Regel zu einer höheren Beleuchtungsstärke.
Die tatsächliche Verteilung hängt jedoch auch von der Optik der Leuchte ab.
Abstand
Mit zunehmendem Abstand verteilt sich das Licht auf eine größere Fläche und die Beleuchtungsstärke sinkt üblicherweise.
Deshalb muss am tatsächlichen Nutzungsort gemessen werden.
Einfallswinkel
Je schräger das Licht auf eine Fläche trifft, desto größer wird die Fläche, über die es verteilt wird. Dadurch sinkt die Beleuchtungsstärke.
Ein gutes Kosinusverhalten ist deshalb ein wichtiges Merkmal professioneller Luxmeter.
Lichtverteilung der Leuchte
● Strahler bündeln Licht auf kleinere Flächen;
● Fluter verteilen Licht großflächiger;
● Panelleuchten sind für relativ gleichmäßige Flächenbeleuchtung ausgelegt;
● Hallenstrahler sind für größere Montagehöhen optimiert.
Gleicher Lichtstrom bedeutet daher nicht automatisch gleiche Beleuchtungsstärke.
Reflexionen
Helle Wände und Decken reflektieren mehr Licht als dunkle Oberflächen und können dadurch die Beleuchtungsstärke im Raum erhöhen.
Abschattung und Umgebung
Regale, Maschinen, Trennwände und Personen können Schatten erzeugen. Bei Tageslicht verändern zusätzlich Uhrzeit, Wetter, Fensterorientierung und Sonnenschutz die Beleuchtungsstärke.
Warum ist Beleuchtungsstärke wichtig?
Eine gute Beleuchtung bedeutet nicht automatisch „so hell wie möglich“. Entscheidend ist eine zur Sehaufgabe passende Beleuchtungsstärke.
Visueller Komfort
Zu geringe Beleuchtungsstärke kann das Erkennen von Texten, Bauteilen und Details erschweren.
Sehr hohe Beleuchtungsstärken können in Verbindung mit Blendung und Reflexionen ebenfalls unangenehm sein.
Arbeits- und Lernbereiche
Büros, Schulen und Labore benötigen je nach Tätigkeit unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen.
Industrie und Qualitätskontrolle
Bei Montage, Leiterplattenprüfung, Qualitätskontrolle und Präzisionsfertigung müssen kleine Bauteile und Defekte zuverlässig erkannt werden.
Arbeitssicherheit
In Lagern, Werkstätten, Wartungsbereichen und Verkehrswegen muss ausreichend Licht vorhanden sein, um Hindernisse, Kennzeichnungen und Arbeitsbereiche sicher zu erkennen.
Energieeffizienz
Zu hohe Beleuchtungsstärken können unnötigen Energieverbrauch verursachen. Messdaten helfen bei Optimierung und Modernisierung von Beleuchtungsanlagen.
Unterschied zu Lichtstrom, Lichtstärke und Leuchtdichte
| Größe | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Lichtstrom | Gesamte sichtbare Lichtmenge einer Quelle | lm |
| Lichtstärke | Lichtabgabe in einer bestimmten Richtung | cd |
| Beleuchtungsstärke | Auf eine Fläche auftreffendes Licht | lx |
| Leuchtdichte | Lichtabgabe oder Reflexion einer Fläche in bestimmter Richtung | cd/m² |
Vereinfacht:
● Lichtstrom: Wie viel Licht wird insgesamt abgegeben?
● Lichtstärke: Wie viel Licht wird in eine bestimmte Richtung abgegeben?
● Beleuchtungsstärke: Wie viel Licht erreicht die Zieloberfläche?
● Leuchtdichte: Wie verhält sich die sichtbare Lichtabgabe einer Oberfläche in Blickrichtung?
Typische Beleuchtungsstärken
Die folgenden Werte dienen nur zur Orientierung.
| Beispiel | Typischer Orientierungsbereich |
|---|---|
| Straße bei Nacht | ca. 5–30 lx |
| Wohnzimmer | ca. 100–300 lx |
| Allgemeines Büro | ca. 300–500 lx |
| Klassenraum | ca. 300–500 lx |
| Medizinischer Untersuchungsbereich | ca. 500–1000 lx |
| Präzisionsmontage | ca. 750–1500 lx |
| Professionelle Aufgaben mit hohem Lichtbedarf | über 1000 lx möglich |
Die tatsächlichen Anforderungen richten sich nach Raum, Sehaufgabe, Nutzung und den jeweils anwendbaren Normen und Richtlinien.
Wie wird Beleuchtungsstärke gemessen?
Zur praktischen Messung wird üblicherweise ein digitales Luxmeter verwendet.
Der Sensor erfasst sichtbares Licht, wandelt es in ein elektrisches Signal um und zeigt nach Signalverarbeitung und Kalibrierung den Messwert in Lux an.
Typischer Ablauf:
● Sensor am tatsächlichen Messpunkt platzieren;
● Messebene und Ausrichtung festlegen;
● Abschattung vermeiden;
● Messwert stabilisieren lassen;
● Ergebnis dokumentieren;
● Bei größeren Flächen mehrere repräsentative Messpunkte verwenden.
Professionelle Luxmeter verfügen über eine spektrale Anpassung an V(λ) und ein geeignetes Kosinusverhalten.
Je nach Modell können zusätzlich automatische Bereichswahl, Data Hold, MAX/MIN, Datenspeicherung, USB, Bluetooth oder PC-Software verfügbar sein.
Hinweise zur Beleuchtungsmessung
Am tatsächlichen Arbeitsbereich messen
Büros werden beispielsweise auf Arbeitsebene, Klassenräume auf Tischhöhe und Industriearbeitsplätze an der tatsächlichen Seh- oder Prüfebene gemessen.
Abschattung vermeiden
Körper, Hände oder Geräte dürfen den Sensor nicht beschatten.
Einheitliche Methode verwenden
Für Vergleichsmessungen sollten Höhe, Position, Ausrichtung und Umgebungsbedingungen möglichst konstant bleiben.
Mehrere Messpunkte verwenden
Ein einzelner Wert repräsentiert selten einen gesamten Raum. Größere Bereiche sollten an mehreren repräsentativen Punkten bewertet werden.
Umgebungsänderungen berücksichtigen
Tageslicht, Jalousien, Fenster, zusätzliche Leuchten und Personen können den Messwert verändern.
Messgerät prüfen und kalibrieren
Für Abnahme, Qualitätskontrolle und Laboranwendungen sollte das Luxmeter entsprechend Nutzung und Qualitätsanforderungen regelmäßig überprüft und kalibriert werden.
FAQ
Ist eine höhere Beleuchtungsstärke immer besser?
Nein. Sie muss zur jeweiligen Sehaufgabe passen. Zu hohe Werte können bei Blendung oder Reflexionen ebenfalls problematisch sein.
Was ist der Unterschied zwischen Lux und Lumen?
Lumen beschreibt den Lichtstrom einer Quelle, Lux die auf eine Fläche auftreffende Lichtmenge pro Quadratmeter.
Warum zeigt dieselbe Leuchte an verschiedenen Stellen unterschiedliche Lux-Werte?
Weil Abstand, Winkel, Lichtverteilung, Reflexionen und Abschattung unterschiedlich sind.
Sind Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte dasselbe?
Nein. Beleuchtungsstärke beschreibt das auf eine Fläche auftreffende Licht, Leuchtdichte das von einer Fläche in einer bestimmten Richtung abgegebene oder reflektierte Licht.
Kann ein Smartphone ein professionelles Luxmeter ersetzen?
Für grobe Vergleiche eventuell, für professionelle Messungen jedoch nicht zuverlässig.
Kann LED-Beleuchtung mit einem Luxmeter gemessen werden?
Ja. Bei anspruchsvollen Messungen sollte jedoch die spektrale Anpassung des Geräts berücksichtigt werden.
Reicht Lux für Pflanzenbeleuchtung aus?
Für professionelle Pflanzenbeleuchtung sind häufig zusätzlich PAR- oder PPFD-Messungen erforderlich.
Fazit
Die Beleuchtungsstärke beschreibt, wie viel Licht tatsächlich auf einer Fläche ankommt, und wird in Lux angegeben.
Sie wird durch Lichtstrom, Abstand, Einfallswinkel, Lichtverteilung, Reflexionen und Abschattungen beeinflusst und ist eine zentrale Messgröße in Lichtplanung, Gebäudetechnik, Industrie und Arbeitssicherheit.
Mit einem korrekt eingesetzten digitalen Luxmeter und mehreren repräsentativen Messpunkten lassen sich Beleuchtungsbedingungen objektiv beurteilen und als Grundlage für Planung, Abnahme, Wartung und Energieoptimierung nutzen.
