Beleuchtungsgrundlagen · 04

Was ist ein Lumen?

Lumen, Lux und Candela sind Einheiten für Lichtstrom, Beleuchtungsstärke bzw. Lichtstärke. Diese Größen beschreiben verschiedene Aspekte des Lichts, doch ihre Einheiten werden in Datenblättern, Ausschreibungsunterlagen und Gesprächen zwischen Kunden und Planern oft verwechselt. Wenn Sie den Unterschied verstehen, können Sie eine klare Beleuchtungsspezifikation verfassen.

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Lumen – gesamter Lichtstrom der Lichtquelle

Lumen (lm) ist die SI-Einheit des Lichtstroms. Es integriert den photopisch gewichteten Lichtbeitrag; 1 lm = 1 cd·sr. Ein Lumenwert beschreibt den gesamten Lichtstrom, nicht wie er sich auf der Straße verteilt. BIPM – SI

Eine Lichtquelle, die identische Mengen an Strahlungsenergie in Rot und Grün aussendet, würde nachweislich weitaus weniger Lumen für die rote Ausgabe erzeugen als für die grüne Ausgabe – da unsere Augen weniger empfindlich darauf reagieren, trägt sie weniger zur wahrgenommenen Helligkeit bei.

Unterscheiden Sie den Lichtstrom der LED-Quelle vom Lichtstrom, der die gesamte Leuchte verlässt. Optische Verluste und spektrale Veränderungen hängen von der tatsächlichen Konstruktion ab; Vergleichen Sie Werte bei gleichen Betriebs- und Messbedingungen.

In der Praxis

  • Prüfen Sie, ob im Angebot LED-Lichtstrom oder der Lichtstrom der vollständigen Leuchte angegeben sind. Es gibt keinen universellen prozentualen Unterschied.
  • Die Lichtausbeute (lm/W) beschreibt, wie effizient eine Leuchte elektrische Energie in Licht umwandelt. Sie ergibt sich aus dem Lichtstrom der vollständigen Leuchte geteilt durch ihre aufgenommene elektrische Leistung, nicht aus dem LED-Lichtstrom geteilt durch die LED-Nennleistung.
  • EN 13201 verwendet für M-Klassen Wartungswerte der Leuchtdichte und für C- und P-Klassen Wartungswerte der Beleuchtungsstärke, jeweils mit Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und weiteren geltenden Kriterien. Der gesamte Lichtstrom allein belegt keine Erfüllung einer Beleuchtungsklasse.

Lux – Beleuchtungsstärke auf einer Oberfläche

Lux (Symbol: lx) ist die SI-Einheit der Beleuchtungsstärke – der an einer Oberfläche ankommende Lichtstrom pro Flächeneinheit. Ein Lux entspricht einem Lumen, das auf einen Quadratmeter fällt. Da sich derselbe Lichtstrom über eine größere Fläche ausbreitet, je weiter die Quelle entfernt ist, nimmt die Beleuchtungsstärke mit zunehmender Entfernung von der Quelle schnell ab.

EN 13201 verwendet für M-Klassen Wartungswerte der Leuchtdichte und für C- und P-Klassen Wartungswerte der Beleuchtungsstärke, jeweils mit Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und weiteren geltenden Kriterien. Der gesamte Lichtstrom allein belegt keine Erfüllung einer Beleuchtungsklasse. EN 13201-2

Eine Leuchte mit 10 000 lm Lichtstrom kann je nach Optik sehr unterschiedliche Lux-Werte auf der Straßenoberfläche erzeugen: Eine breite, flache Verteilung über eine große Fläche erzeugt weniger Lux als eine schmalere, gezieltere Verteilung, die die gleichen Lumen auf einer kleineren Fläche konzentriert.

Candela – Lichtstärke in einer Richtung

Candela (Symbol: cd) ist die SI-Einheit der Lichtstärke – die Lichtleistung einer Quelle in eine bestimmte Richtung. Im Gegensatz zu Lumen (das über alle Richtungen integriert) oder Lux (das misst, was an einer Oberfläche ankommt) beschreibt Candela, wie viel Licht in eine bestimmte Richtung gesendet wird.

Die photometrische Datei beschreibt die Lichtstärke in Abhängigkeit vom Winkel. Zusammen mit der Montagegeometrie ermöglicht sie Berechnungen der Beleuchtungsstärke und, mit Reflexionsdaten der Fahrbahn, der Leuchtdichte. Zur Blendungsbewertung sind außerdem die vorgegebene Beobachterposition und Geometrie erforderlich. Candela allein reicht nicht aus.

Nebeneinander: Lumen, Lux, Candela

Nebeneinander: Lumen, Lux, Candela
GrößeEinheitWas es misstTypische Verwendung
LichtstromLumen (lm)Gesamter Lichtstrom der Lichtquelle über alle RichtungenVergleich des gesamten Lichtstroms verschiedener Lichtquellen; Berechnung der Lichtausbeute (lm/W)
BeleuchtungsstärkeLux (lx)Lichtstrom, der pro Flächeneinheit an einer Oberfläche ankommtStraßenbeleuchtungsberechnungen; EN 13201-Konformität; Standortbesichtigungen
LichtstärkeCandela (cd)Lichtabgabe in eine bestimmte RichtungPhotometrische Datendateien; Blendungsanalyse; gerichtetes optisches Design

Lichtausbeute – Lumen pro Watt

Die Lichtausbeute (lm/W) ist das Verhältnis von Lichtstrom zur aufgenommenen elektrischen Leistung. Es ist die wichtigste Effizienzkennzahl der Beleuchtungsindustrie. Eine Leuchte mit 12 000 lm Lichtstrom und einem Stromverbrauch von 80 W hat eine Effizienz von 150 lm/W.

EN 13201-5 definiert ergänzende Kennzahlen: PDI setzt die Systemleistung in Beziehung zur beleuchteten Fläche und zum Wartungswert der mittleren Beleuchtungsstärke. AECI setzt den jährlichen Energieverbrauch in Beziehung zur beleuchteten Fläche. Vergleichen Sie Alternativen für dasselbe Projekt und dieselben Beleuchtungsanforderungen. Die Lichtausbeute der Leuchte in lm/W allein beschreibt nicht die Energieeffizienz der Anlage.

Anfangswerte und Wartungswerte: Warum der Wartungsfaktor wichtig ist

Dokumentieren Sie den Wartungsfaktor für den gewählten Zeitraum und die Betriebsbedingungen. Berücksichtigen Sie Lichtstromerhalt, Verschmutzung sowie Wartungs- und Austauschstrategie mit einer einheitlichen Methode. Der LED-Lichtstromerhalt wird üblicherweise durch den LLMF berücksichtigt. Er darf nicht mit dem Leuchtenwartungsfaktor für Verschmutzung verwechselt werden. ISO/CIE TS 22012:2019

Eine Berechnung mit ausschließlich Anfangswerten belegt keine Wartungswerte. LM-80-Komponentendaten können zur Grundlage des Lichtstromerhalts beitragen, bestimmen aber nicht allein den Wartungsfaktor der gesamten Anlage.

Das Verständnis von Lumen führt direkt zum Verständnis des Lichtstromerhalts

Was Ihnen L70 und L90 tatsächlich sagen – und wann jeder Schwellenwert für die Straßenbeleuchtung wichtig ist.

L70 oder L90 allein bestimmen nicht, wann eine Installation die Konformität verliert. Das hängt vom anfänglichen Designspielraum, der Verteilung, der Wartung und allen geltenden Klassenanforderungen ab.

Lebensdauer und Zuverlässigkeit

Was bedeuten L70 und L90?

L-Werte, B-Werte und die TM-21-Projektionsmethode – erklärt für ein Beschaffungspublikum.

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Zusammenfassung

Lumen (lm) ist die SI-Einheit des Lichtstroms. Es integriert den photopisch gewichteten Lichtbeitrag; 1 lm = 1 cd·sr. Ein Lumenwert beschreibt den gesamten Lichtstrom, nicht wie er sich auf der Straße verteilt.

EN 13201 verwendet für M-Klassen Wartungswerte der Leuchtdichte und für C- und P-Klassen Wartungswerte der Beleuchtungsstärke, jeweils mit Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und weiteren geltenden Kriterien. Der gesamte Lichtstrom allein belegt keine Erfüllung einer Beleuchtungsklasse.

Quellen

  1. BIPM – Das Internationale Einheitensystem (SI), 9. Auflage
  2. SIS – SS-EN 13201-2:2016 / EN 13201-2:2015, Straßenbeleuchtung – Leistungsanforderungen
  3. ISO/CIE TS 22012:2019 – Licht und Beleuchtung – Bestimmung des Wartungsfaktors – Arbeitsweise

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