Beleuchtungsstärke

Beleuchtungsstärke vorstellen

Um sich die Beleuchtungsstärke noch besser vorstellen zu können, kann man folgenden Vergleich benutzen.
Lumen vergleicht man gerne mit dem Wasserfluss aus einem Duschkopf.
Für die Beleuchtungsstärke geht man nun wie folgt vor.
Man hält seine Hand unter den Duschkopf. Der Duschkopf simuliert hier die Lichtquelle und die Hand die zu betrachtende Fläche auf welche das Licht fällt.
Das Wasser welches dann auf die Hand trifft ist somit vergleichbar mit der Beleuchtungsstärke.

Nochmal zur Verdeutlichung am Beispiel, den Vergleich zu den wichtigen photometrische Größen gezogen:
Generell das Wasser ist hierbei der Lichtstrom,
die Hand die betrachtete Fläche und
wie gesagt, das auf der Hand auftreffende Wasser verdeutlicht die Beleuchtungsstärke.

Je weiter man seine Hand vom Duschkopf entfernt desto weniger Wasser fällt auf die Hand.
Beim Licht:
Je weiter entfernt die Fläche von der Lichtquelle ist desto geringer wird auch die Beleuchtungsstärke.

Formelzeichen & Einheit

Formelzeichen: Ev
Einheit: Lux
Abkürzung: lx

Lux

Bei Lux ist die Fläche auf welcher die Beleuchtungsstärke gemessen wird definiert durch 1m².
D.h ist 1 Lux angegeben entspricht dies dem Lichtstrom von 1 Lumen welcher auch eine Fläche von 1m² fällt definiert.

Angabe der Beleuchtungsstärke

Beim Kauf eines Leuchtmittels wird keine Beleuchtungsstärke angegeben. Logisch denn die Beleuchtungsstärke ist abhängig von der räumlichen Gegebenheit in welcher sich das Leuchtmittel befindet.
Der Lichtstrom bzw. die Lichtstärke können aber angegeben sein.
Siehe:
⇨ Lichtstrom
⇨ Lichtstärke

Zusammenhang zwischen Photometrischen Größen

Nun Stellt sich aber noch die Frage in welchem Zusammenhang der Lichtstrom bzw. die Lichtstärke des Leuchtmittels mit der Beleuchtungsstärke steht.
Wie bereits ausführlich erklärt kommt es bei der Beleuchtungsstärke unterm Strich nur drauf an wie viel Licht, genauer gesagt wie viel Lumen sprich Lichtstrom tatsächlich auf dieser Fläche trifft bzw. ankommt.
Mithilfe des Lichtstroms bzw. der Lichtstärke sowie räumlichen Eigenschaften lässt sich dann mithilfe einer Formel die Beleuchtungsstärke ermitteln

Formel

Hierzu geht man wie folgt vor:
Gezeigt an einem Beispiel: Wir haben eine Glühbirne. Diese besitzt eine Lichtstärke von (realistisch?) einer Candela. Wir Möchten die Beleuchtungsstärke in 3 Meter Abstand von der Glühbirne wissen. Hierfür wendet man das sogenannte photometrische Entfernungsgesetz an. Die Formel dazu lautet:

mit den Einheiten: Lux, Candela, Meter
Beim Epsilon handelt es sich um den sogenannten Neigungswinkel. Dabei handelt es sich um den Winkel zwischen der Flächennormalen und der Strahlrichtung des Leuchtmittels.
Mit den Werten aus dem Beispiel kommt man somit auf die folgende Rechnung.
1cd / (3m)^2 das cos(Epsilon) fällt weg da der Neigungswinkel Epsilon in diesem Beispiel 0° beträgt, da sich die Fläche mittig exakt unter der Lichtquelle befindet und somit der Winkel 0° ist.
Ausgerechnet kommen wir somit auf eine Beleuchtungsstärke von 0,111 lx

Richtwerte

Ähnlich wie bei der Farbtemperatur gibt es auch bei der Beleuchtungsstärke nicht einen bestimmten Lux-Wert welchen man empfehlen kann, sondern je nach Raum bzw. Situation gibt es andere Richtwerte, Empfehlungen für die Beleuchtungsstärke. Diese müssen natürlich nicht überall im Raum erreicht werden sondern dienen, wie gesagt, als Richtwerte.
Klassische Richtwerte sind hierbei Beispielsweise:

Wahrnehmung

Zusammenfassend muss man sagen das grade im Wohnbereich die Beleuchtungsstärke nicht so sehr wichtig ist. Hier kommt es einfach auf den eigenen Geschmack an. Manche Menschen mögen es dunkler lieber manche heller.
Wo allerdings die Beleuchtungsstärke recht wichtig ist, ist beim Arbeiten.
Ist ein Arbeitsplatz nicht genügend beleuchtet führt dies zu schnellerem ermüden. Dies führt natürlich zu einer höheren Fehlerquote und kann somit unter umständen auch zu Unfällen führen. Welche Beleuchtungsstärke der Arbeitsplatz haben soll ist nach DIN 12464 und der Arbeitsstättenrichtlinie festgelegt. Hier wird je nach Arbeitsplatz eine bestimmte Mindest-Beleuchtungsstärke angegeben.

Wie viel?

Grade im Praktischen Einsatz stellt sich oft die Frage wie viel Lux man benötigt um einen Raum auszuleuchten.
Mit den zuletzt genannten Themen ist dies jetzt einfach zu beantworten. Zunächst definiert man einen Beleuchtungsstärke welche man haben möchte Beispielsweise könnten das 200 Lux sein.
Man bringt eine Lichtquelle an der Decke an. Diese befindet sich mittig im Raum 2,5m über dem Boden. Mit bereits erklärter Formel lässt sich nun die passender Lichtstärke für die Lichtquelle bestimmen:
Beleuchtungsstärke in lx = Lichtstärke / den Abstand im Quadrat

Wie gesagt beträgt in diesem Beispiel die gewollte Beleuchtungsstärke 200 lux und der Anstand 2,5m.
Umgestellt bedeutet dies:
200 lx * (2,5m)² = 1250 Candela
Natürlich ist dies nun ein etwas simpel gehaltenes Beispiel denn man muss sich normalerweise bei der Lichtplanung auf die wichtigen Stellen im Konzentrieren.
Entwirft man die Lichtplanung eines Büroraumes muss man natürlich nicht den ganzen Raum mit arbeitsfreundlichem Licht versehen, sondern muss lediglich für Konzentration förderndes Licht an den Schreibtischen sorgen.

Wahrnehmung

Tatsächlich muss man auch darauf achten das die Beleuchtungsstärken unterschiedlich wahrgenommen werden.
Grund dafür ist das unsere Augen und unser Gehirn die Lichtstärke ausgleichen.
Bei wenig Licht, z.B. nachts bei Mondschein, öffnen sich die Pupillen des Auges. Das führt dazu das mehr Licht auf die sogenannte Retina, die lichtempfindliche Rückseite unseres Auges fällt.
Im Gegensatz dazu bei viel Licht.
Bei viel Licht, z.B. bei Sonnenschein am Strand, schließen sich die Pupillen des Auges. Das führt wiederum dazu das nun weniger Licht auf die Retina fällt.

Dieser Effekt wirkt sich bei jedem Menschen unterschiedlich stark aus.
Bei jüngeren Personen braucht man für gewöhnlich eine geringere Lichtstärke als bei älteren Menschen. Bei Personen welche Krankheiten oder Behinderungen am Auge haben muss dementsprechend eine speziell dafür zugeschnittene Lichtplanung erfolgen.

Der Effekt das unsere Augen und unser Gehirn sich den Helligkeitsstufen anpassen ist äußerst beeindruckend denn somit können wir als Menschen eine Spannweite von 100.000 Lux bis zu weniger als 1 Lux erfassen.

Luxmeter

Ist es nicht möglich eine Berechnung aufzustellen da z.B. die benötigten Werte zur Rechnung nicht zur Verfügung stehen, kann man die Beleuchtungsstärke auch mit einem sogenannten Luxmeter messen. Dieses Luxmeter funktioniert recht einfach, das zu messende Licht trifft im Luxmeter auf einen Lichtsensor. Das Luxmeter zeigt dann an wie viel Licht auf der Fläche eingefangen wurde.
Auf dem Markt gibt es verschiedene Luxmeter welche sich Grundsätzlich in der Messgenauigkeit unterscheiden.
Hierbei gibt es 3 Klassen:
In Klasse A beträgt die Toleranz +/- 5% der Messung
In Klasse B eine Toleranz von +/- 10% und
In Klasse C darf die Toleranz sogar +/- 20% betragen.

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