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Lumen, Candela und Lux

Lichtstrom und Lichtstärke: Warum mehr Lumen nicht mehr Licht auf dem Boden bedeutet

Lumen steht auf jedem Datenblatt, und es ist genau die Zahl, nach der Sie eine Leuchte nícht auswählen sollten. Was auf Ihrem Gelände oder Feld ankommt, ist Lux, und dazwischen liegen der Abstrahlwinkel, die Montagehöhe und der Verlust der Leuchte selbst.

Diese Seite ordnet die vier Größen ein, zeigt anhand einer Berechnung, wie viele der Lumen tatsächlich auf dem Gelände landen, und nennt die fünf Punkte, anhand derer Sie eine Lumenangabe in einem Datenblatt überprüfen.

In einem Absatz
Lumen ist das, was die Leuchte aussendet. Lux ist das, was ankommt.

Zwischen diesen beiden liegen die Bündelungsform (Candela), der Abstand zur Oberfläche und der Verlust innerhalb der Leuchte selbst. Bei Außenbeleuchtung landen üblicherweise 40 bis 55 % der ausgesendeten Lumen auf der Fläche, die Sie beleuchten wollten. Der Rest geht an die Umgebung, und genau dort entsteht Lichtverschmutzung.

Fragen Sie daher niemals nach einer Leuchte mit x Lumen. Fragen Sie nach x Lux auf der Oberfläche, mit einer Gleichförmigkeitsanforderung dabei.
Die Basis

Vier Größen, die häufig verwechselt werden

Sie messen alle vier etwas anderes, und die Verwirrung kostet Geld: Ein Leistungsverzeichnis, das Lumen statt Lux fordert, lässt sich bei der Abnahme nicht überprüfen.

Größe
Einheit
Was es mißt
Wo Sie es antreffen
Lichtstrom
Symbol Φ
Lumen
Die Gesamtmenge an sichtbarem Licht, die eine Quelle oder Leuchte in alle Richtungen aussendet, gewichtet nach der Empfindlichkeit des Auges.
Oben auf jedem Datenblatt. Sagt nichts darüber aus, wohin dieses Licht geht.
Helligkeit
Symbol I
Candela
Die Lichtstärke in eine bestimmte Richtung, pro Raumwinkel. Eine Candela ist ein Lumen pro Steradiant.
In der Lichtstärkeverteilung der Leuchte, der photometrischen Datei, mit der eine Lichtberechnung durchgeführt wird.
Beleuchtungsstärke
Symbol E
Lux
Wie viel Licht auf eine Oberfläche fällt: Lumen pro Quadratmeter. Dies ist, was auf dem Feld oder Gelände ankommt.
In Normen, Leistungsverzeichnissen und Abnahmemessungen. Dies ist der Wert, auf dessen Grundlage Sie Vereinbarungen treffen.
Leuchtdichte
Symbol L
cd/m²
Wie hell eine Oberfläche oder Lichtquelle für das Auge wirkt. Bestimmt die Blendung, nicht die Lichtmenge.
Bei Blendungsanforderungen, Lichteinwirkung auf Fassaden sowie bei der Straßenbeleuchtung.

Der fünfte Wert: Lichtausbeute

Lumen pro Watt, lm/W. Das Verhältnis zwischen dem, was herauskommt, und dem, was Sie bezahlen. Dies ist der Wert, auf dem die Energieleistung und die Amortisationszeit beruhen, und gleichzeitig der Wert, der in Datenblättern am häufigsten geschönt wird.

Die DarkLicht-Serie, die wir auf Geländen und Feldern einsetzen, holt 172 lm/W nettogemessen an der kompletten Leuchte, einschließlich des Treiberverlusts. Wie Sie diese Zahl mit der einer anderen vergleichen, wird unten unter den fünf Prüfungen erläutert.

Zwei Rechenregeln, die Sie benötigen

1 Lux = 1 Lumen pro m²
E = I ÷ d²

Das zweite ist das Abstandsquadratgesetz: Die Beleuchtungsstärke an einem Punkt ist die Lichtstärke in dieser Richtung geteilt durch das Quadrat der Entfernung. Verdoppeln Sie die Masthöhe, und Ihnen verbleibt an demselben Punkt ein Viertel der Lux. Das ist der Grund, warum höhere Masten mehr oder stärkere Leuchten erfordern und warum eine Lumenangabe ohne Montagehöhe nichts aussagt.

Berechnet

Wie viele Lumen gelangen tatsächlich auf das Gelände?

Ein Rechenbeispiel: Ein Containerterminal von 200 × 120 m, das auf 50 Lux ausgelegt werden muss, mit sechs Masten von 25 m und drei Leuchten zu je 600 W pro Mast. Achtzehn Leuchten also, insgesamt 10,8 kW: Auf einem Terminal ist diese Anordnung gebräuchlicher als eine schwere Leuchte pro Mast, da Sie damit die Lichtbündel über das Gelände verteilen. Die Rechnung ist nachvollziehbar, und die Antwort ist das stärkste technische Argument, das wir haben.

Zu beleuchtendes Gelände24.000 m²
Erforderliche Beleuchtungsstärke50 Lux
Auf der Oberfläche benötigt1.200.000 Lumen
Installation: 18 × 600 W, drei Leuchten pro Mast10,8 kW
Bruttolichtstrom bei 172 lm/W Nettoleistung1.857.600 Lumen
Landet auf dem Geländeca. 65 %
Üblich bei Außenbeleuchtung40 bis 55 %

Eine Annahme: 4.000 Brennstunden bei Dämmerungsschalter und ein offenes Gelände ohne Hindernisse. Auf einem großen zusammenhängenden Gelände fällt dieser Prozentsatz höher aus als auf einer begrenzten Fläche, weil sich die Bündel benachbarter Masten auf der nutzbaren Fläche überlappen statt außerhalb. Auf einem Wettkampffeld von 100 × 64 m beläuft sich dieselbe Rechnung auf 62 %, bei einem größeren Feld auf 59 %. In allen drei Fällen ist es die Bündelform, die den Ausschlag gibt: Ein Flächenstrahler hält das Licht auf der Fläche, statt darum herum.

Warum dies die Zahl ist, nach der Sie fragen müssen

Zwei Leuchten mit denselben Lumen und derselben Leistung können sich vor Ort um Dutzende Prozent unterscheiden. Der Unterschied liegt in der Optik und darin, was außerhalb des Spielfelds landet. Diesen Verlust bezahlen Sie doppelt: in zusätzlichen Leuchten, um die Norm zu erreichen, und in Belästigung für die Umgebung.

Eine Full-Cut-Off-Leuchte strahlt per Definition nichts oberhalb der Horizontalen ab. Alles, was sie abstrahlt, gerät somit nach unten, und die Frage ist nur noch, wie streng es auf die Fläche gehalten wird.

Fragen Sie daher bei einem Vergleich nicht nach Lumen pro Leuchte, sondern nach der Lichtberechnung mit der Anzahl der Lichtpunkte, dem Lux-Wert auf dem Gelände und der Gleichmäßigkeit. Dann vergleichen Sie Anlagen anstelle von Datenblättern.

Unsere Leuchten

Wo Sie dies in der Praxis antreffen

Die DarkLicht M300 liefert 51.300 Lumen und die Shark 50.000: nahezu derselbe Lichtstrom, zwei verschiedene Aufgaben. Diesen Unterschied sehen Sie nicht im Lumenwert, wohl aber in der Lichtberechnung.

68.400 bis 307.800 lm · 400 bis 1.800 W
25.700 bis 51.300 lm · 150 bis 300 W
50.000 lm · 320 W
111.300 lm · 800 W

Auf jedem Datenblatt stehen der Lichtstrom, die Leistung und die fotometrische Datei, mit der wir die Berechnung erstellen; diese laden Sie ohne Formular herunter. Für große Bereiche ab hohen Masten sind die Flachstrahler der Ausgangspunkt, und was auf einen Mast passt, steht auf Lichtmasten und Hochmastanlagen.

Fünf Prüfungen

Eine Lumenangabe überprüfen, bevor Sie vergleichen

Lumen ist keine Lüge, aber es ist eine Zahl mit Bedingungen. Diese fünf Fragen sieben die meisten Äpfel-mit-Birnen-Vergleiche heraus. Steht die Antwort nicht dabei, ist dies bereits eine Antwort an sich.

1
Leuchtenlumen oder Chip-Lumen?
Die LED-Chips liefern mehr, als aus der Leuchte austritt: Linsen, Glas und Reflexion kosten Licht. Eine Angabe, die auf den Chips basiert, ist nicht vergleichbar mit einer Angabe an der kompletten Leuchte. Fragen Sie nach dem Lichtstrom der Leuchte.
2
Ist der Treiberverlust berücksichtigt?
Ein Netto-lm/W-Wert berücksichtigt die Leistungsaufnahme der gesamten Leuchte, einschließlich des Treibers. Ein Bruttowert berücksichtigt nur die des LED-Moduls. Der Unterschied beträgt schnell 10 bis 15 %.
3
Bei welcher Temperatur wurde gemessen?
Die LED-Lichtausbeute sinkt, wenn die Sperrschichttemperatuur steigt. Ein Wert, der in einem Labor bei Raumtemperatur erzielt wurde, lässt sich an einem Sommertag in einem geschlossenen Gehäuse nicht aufrechterhalten. Fragen Sie nach, zu welchen Bedingungen die Angabe gehört.
4
Neuwert oder Wiederbeschaffungswert?
Jede Anlage liefert nach einigen Jahren weniger Leistung. In den Normen wird daher mit gewarteten Werten gerechnet, wobei ein Wartungsfaktor zugrunde gelegt wird, den Sie im Voraus vereinbaren. Eine Lichtberechnung auf der Grundlage von Neuwertwerten erfüllt die Norm zwar auf dem Papier, jedoch nicht im vierten Jahr.
5
Gehört zu der Lebensdauer ein LB-Code?
Eine Angabe zur Lebensdauer ohne Code sagt nichts aus. L90B05 bedeutet, dass nach den genannten Betriebsstunden mindestens 95 % der Leuchten noch mindestens 90 % des ursprünglichen Lichtstroms abgeben. Die DarkLicht-Serie weist eine Lebensdauer von 103.500 Stunden auf (L90B05).

Richtwerte: Wie viel Lux ist genug?

Richtwerte, keine verbindlichen Anforderungen: Die EN 12464-2 arbeitet mit Aufgaben und Zonen, nicht mit einer einzigen Zahl pro Geländeart. Was Ihre Zone erfordert, hängt von der dort ausgeführten Aufgabe und dem verkehrenden Verkehr ab.

Fußwege und verkehrsberuhigte Bereiche5 bis 10 Lux
Regulieren Sie den Fahrzeugverkehr auf dem Gelände20 Lux
Umschlag und Containerumschlag50 Lux
Be- und Ladezone150 Lux
Arbeiten im Freien mit Detailarbeit, Montage oder Reparatur100 Lux
Inspektion und Sichtprüfung200 Lux oder mehr

Es gehört immer eine zweite Forderung dazu: die Gleichmäßigkeit. Hundert Lux mit dunklen Löchern dazwischen sind unbrauchbar, und auf einem Sportfeld ist dies ein Grund zur Beanstandung. Und rechnen Sie mit Wartungswerten, nicht mit Neuwerten: Der Wartungsfaktor wird im Voraus vereinbart.

Weiter in dieser Reihe

Die anderen Begriffe aus einem Datenblatt

Online·lm/W
Energie-Effizienz

Chip-Wirkungsgrad im Vergleich zum Systemwirkungsgrad und wie sich der Netto-LM/W auf die Amortisationszeit auswirkt.

Online·Kelvin
Lichtfarbe

Was 3000, 4000 und 5700 K im Freien bewirken und wohin Amber und Dark Sky gehören.

Online·L90B05
LB-Werte und Lebensdauer

Wie man eine Lebensdauerangabe liest und warum eine Zahl ohne LB-Code nichts aussagt.

Alle Themen sind zusammengefasst unter Fördermittel und Wissensdatenbank.

Häufig gestellte Fragen

Was uns hierüber gefragt wird

Betrifft Ihre Frage Ihr eigenes Gelände oder Feld, so ist eine Lichtberechnung schneller als eine Erklärung. Diese erstellen wir kostenlos, und Sie erhalten innerhalb eines Werktages eine Antwort von einem Ingenieur.

Lumen ist die gesamte Lichtmenge, die eine Leuchte in alle Richtungen ausstrahlt. Lux ist die Menge davon, die auf eine Oberfläche trifft: Ein Lux ist ein Lumen pro Quadratmeter. Tausend Lumen, verteilt auf einen Quadratmeter, ergeben 1.000 Lux; dieselben tausend Lumen über zehn Quadratmeter verteilt ergeben 100 Lux.

Lumen misst das gesamte Licht unabhängig von der Richtung. Candela misst die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung pro Raumwinkel: Ein Candela ist ein Lumen pro Steradiant. Zwei Leuchten mit demselben Lumenwert können völlig unterschiedliche Candela-Werte und somit ein ganz anderes Bündel aufweisen.

Nur wenn Sie wissen, über welche Fläche das Licht verteilt wird, und selbst dann ist es eine Schätzung. Lux auf einem realen Gelände hängt von der Strahlform, der Montagehöhe, dem Neigungswinkel, Reflexionen und der Überlappung zwischen Lichtpunkten ab. Dafür gibt es die Lichtberechnung mit der photometrischen Datei der Leuchte.

Denn entscheidend ist, wie viel von diesen Lumen auf die Fläche fällt, die Sie beleuchten möchten. Bei der Außenbeleuchtung sind 40 bis 55 % üblich; der Rest geht in die Umgebung verloren. Eine Leuchte mit weniger Lumen, aber einer besseren Optik kann mehr Lux auf das Feld bringen und verursacht unterwegs weniger Belästigung.

Dies wirkt quadratisch: E = I ÷ d². Am selben Punkt liefert eine Verdopplung der Entfernung ein Viertel der Lux. Dennoch ist eine höhere Montage oft gerade besser, da das Licht dann unter einem kleineren Winkel auf die Fläche fällt: weniger Neigung, weniger Blendung und weniger Belästigung für die Umgebung.

Die geforderte Beleuchtungsstärke in Lux auf der zu beleuchtenden Fläche, mit einer Gleichmäßigkeitsanforderung, als Wartungswert, unter Berücksichtigung des Wartungsfaktors und der Zonenanforderungen für Lichtimmissionen. Nicht eine Anzahl von Lumen pro Leuchte: Dies ist bei der Abnahme nicht überprüfbar.

Die Gleichmäßigkeit ist das Verhältnis zwischen dem niedrigsten und dem durchschnittlichen Lichtniveau. Hundert Lux mit dunklen Löchern dazwischen sind unbrauchbar: Ein Ball oder ein Gabelstapler verschwindet im Schatten. Bei Sportnormen ist die Gleichmäßigkeit eine separate Anforderung und ein Grund zur Beanstandung, wenn diese nicht erreicht wird.

Da jede Anlage im Laufe der Jahre durch Alterung und Verschmutzung weniger Licht abgibt. Die Norm fordert, dass das Niveau auch am Ende des Wartungszeitraums erreicht wird. Der Wartungsfaktor, den Sie dafür ansetzen, wird im Voraus vereinbart; diese Wahl bestimmt die Anzahl der Leuchten.

Das hängt von der Aufgabe ab, nicht vom Geländetyp: EN 12464-2 arbeitet mit Aufgaben und Zonen. Grob gesagt 5 bis 10 Lux für Fußwege, 20 Lux für den regulären Fahrzeugverkehr, 50 Lux für Umschlag und Containerhandling, 100 Lux für detailreiche Arbeit und 150 Lux in einer Be- und Entladezone. Oberhalb von 150 Lux geht es um Inspektion und Prüfung, und dann ist die Farbwiedergabe ebenso wichtig wie das Niveau.

Möchten Sie lieber Ihr eigenes Gelände berechnen lassen statt einer weiteren Erklärung?

Senden Sie einen Grundriss oder eine Skizze mit den Abmessungen. Sie erhalten eine Lichtberechnung mit den Lux auf der Fläche, der Gleichmäßigkeit, der Anzahl der Lichtpunkte und der Leistung. Kostenlos und innerhalb eines Werktages eine Antwort von einem Ingenieur.