Mal eine Kleinigkeit zwischendurch: Wer stand schon mal vor dem Problem, die Beleuchtung für einen Raum auslegen zu müssen? Vermutlich nicht sehr viele, denn die meisten Leute haben zu Hause in der Mitte des Raumes eine Deckenleuchte zu hängen, kümmern sich nicht besonders um die Lichttechnischen Größen und sind trotz dessen glücklich. In der Arbeitswelt oder wenn man eine besondere Art von Beleuchtung realisieren will, ist das ganze aber etwas aufwändiger. Dann zwingen einen evtl. rechtliche oder arbeitsmedizinische Anforderungen zu umsichtiger Betrachtung. Dann kann man unter Umständen nicht mehr mit Augenmaß und Handgewicht arbeiten, sondern muss die Beleuchtung richtig auf die Anforderung auslegen.

Für Arbeitsplätze, deren Beleuchtung gewissen Mindeststandards genügen muss, gibt es professionelle Programme für Lichtplanung, allerdings sind die sehr teuer und entsprechend für Privatleute keine Option. Für den Hausgebrauch reicht die überschlägige Berechnung und dafür möchte ich hier eine einfache Methode vorstellen, das sogenannte Wirkungsgradverfahren, beschrieben in einer trotz ihres Alters immer noch brauchbaren Pubklikation der Deutschen Lichttechnischen Gesellschaft.

Alles beginnt mit der Festlegung der gewünschten Beleuchtungsstärke E, denn das ist die für unseren Sinneseindruck von der Helligkeit in einem Raum maßgebliche Größe. Die Beleuchtungsstärke, ausgedrückt in der Einheit Lux, ist der flächenbezogene Lichtstrom. Sie ist abhängig von der Geometrie des Raumes, der Position und Stärke der Lichtquellen, eventueller Störkörper, sowie der Farbe von Decke und Wänden. Für Wohn- und Sozialräume wird üblicherweise die Mindestbeleuchtungsstärke in 1,20 m über dem Boden zugrunde gelegt: Bei einem normal großen, sitzenden Menschen sind ungefähr in dieser Höhe die Augen. Wollten wir eine Werkstatt oder eine Fabrikhalle ausleuchten, würden wir evtl. eine andere Höhe wählen. Die Angabe der Beleuchtungsstärke wird immer als Mittelwert oder Mindestwert über den gesamten Raum angegeben, denn die kleinteilige Berechnung z.B. jedes Quadratmeters ist von Hand sehr aufwändig und in der Praxis auch meistens gar nicht nötig.

In Normenwerken für die verschiedenen Arten von Räumen finden wir die üblichen Bereiche, in denen sich die gewünschte Beleuchtungsstärke bewegt und legen uns auf einen Mittelwert fest. Ja, wie so oft in der Technik nimmt einem keiner die Entscheidung ab und man muss die Wahrheit selber finden. Zum Glück gibt es Richtwerte aus der Praxis, an die man sich halten kann und die auch in den einschlägigen Normen so stehen: 5 Lux reichen zur Orientierung grade so aus, 50 Lux sind ein Anhaltewert für den Bereich unter hellen Straßenlaternen; 50 bis 200 Lux genügen für Wohnräume und private Küchen, 500 Lux reichen für eine gut ausgeleuchtete Werkstatt, wo in jede Ecke genügend Licht fallen muss und 1.000 Lux oder mehr braucht man nur direkt über einer Werkbank für feine Arbeiten oder einem Operationsfeld. Für ein Wohnzimmer mit einer einzigen, zentralen Deckenleuchte kann man über den Daumen 100 Lux annehmen. Dann hat man an den Wänden ungefähr 50 Lux und in der Mitte des Raumes etwa 150 Lux. Die meisten Menschen empfinden ein zu hell mit Kunstlicht ausgeleuchtetes Wohnzimmer nicht als angenehm, denn im Gegensatz zu Tageslicht, das durch breite Fenster in den Raum flutet, wird Kunstlicht immer von einer mehr oder minder kleinen, flächigen Quelle erzeugt, was ungünstig für das Reflexionsverhalten und die Blendung ist.

1 / 2 / Auf einer Seite lesen

Kommentare (16)

  1. #1 anderer Michael
    14. März 2017

    Endlich können wir die häuslichen Debatten über die Intensität der Beleuchtung auf eine rationale Basis stellen.

  2. #2 Fliegenschubser
    14. März 2017

    Interessant. Aber wo ist Abbildung 1?

    • #3 Oliver Gabath
      14. März 2017

      Mea Culpa – die gibt es nicht.

      Ursprünglich hab ich vor, eine Zeichnung zu machen, aber dann dachte ich, die verwirrt eher. Sobald ich anfange, die Beleuchtung aufzubauen, mache ich Bilder davon – die sind aussagekräftiger.

  3. #4 Laie
    14. März 2017

    Was noch fehlt in der optimalen Berechnung ist der Augenwirkungsgrad, die Verdunkelung durch Staub im Raum und die Berechnung einer mehrfachen indirekten Beleuchtung, wie man sie vom manchen Drogerienketten her kennt, wo der sehr glänzende Boden das Licht von oben wieder nach oben reflektiert.

    Das ist dann wie beim Laser, kommt mehrfach hin und her, bitte das alles in die Formel integrieren! :)

  4. #5 Fliegenschubser
    15. März 2017

    Super, da bin ich gespannt. Vielleicht kannst Du ja auch verschiedene Szenarios durchspielen. Direkt vs. indirekt, unterschiedliche Leistungen, etc…

  5. […] mal professionell sein Wohn- oder Arbeitszimmer ausleuchten will, der kann den kleinen DIY-Workshop bei Quo Vadis besuchen. Oder besser: Nachlesen, wie man die Lichtstärke […]

  6. #7 Rolf L.
    17. März 2017

    Hallo zusammen,
    ich bin ein sehr interessierter, aber absoluter Laie was die Themen hier in diesen Blogs betrifft.
    Zum aktuellen Thema “Beleuchtung” habe ich folgende Anmerkung. Ich bin Fan von LED Leuchtmitteln (so heißt das ja wohl korrekt), bin aber in den ersten 5einhalb Jahrzehnten meines Lebens (ich bin Baujahr 54) mit den guten alten Glühbirnen großgeworden. D.h. ich weiß noch ziemlich gut wie hell z.B. eine 60 watt Glühbirne ist / war und was ich damit ausleuchten konnte. Heute muss ich mich mit 1 oder 3 oder sonstwie Watt und dazu mit 100 oder 250 oder 400 oder sonstwie Lumen rumärgern, zusätzlich hat so eine Leuchte noch 100 oder 3000 oder 5000 oder sonstwie Kelvin und ich weiß immer noch nicht wie hell die Leuchte nun wirklich ist.
    Warum gibt es statt hieroglyphischer Formeln oder unverständlicher Angaben nicht auf JEDER Verpackung eines LED-Leuchtmittels eine schlichte und einfache Angabe: “entspricht einer 25 oder 40 oder 60 oder … Watt Glühbirne”, wenigstens für eine Übergangszeit von einigen Jahren. Das würde mir und vielen Menschen in dieser Republik und auf diesem Kontinent helfen bei der Suche nach der richtigen “Glühbirne” im LED-Format, und nicht nur Physiker und Formelaffine Menschen begeistern.
    Gruß aus dem schönen Rheinland

  7. #8 Rolf L.
    18. März 2017

    kleine Korrektur: ich meinte natürlich 1000 Kelvin statt 100. Gibt es sotewas wir 100 Kelvin bei LED’s überhaupt ?
    Gruß aus dem schönen Rheinland.

  8. #9 rolak
    18. März 2017

    Warum .. nicht auf JEDER

    a) weil es nicht vorgeschrieben ist
    b) weil es unnötig ist, Rolf, denn einerseits kann man die überschlägige PopelsUmrechnung “geteilt durch 5” bzgl der Anschlußleistung wahrlich im Kopf erledigen oder andererseits vor dem Einkauf in den drölfzigtausend Tabellen nachschlagen (und bei Bedarf das Resultat der Recherche notieren)
    c) weil der Lichtstrom eh der relevante Wert ist; anders gesagt: ‘ungewohnt’≠’irrelevant’

    100 Kelvin bei LED’s

    Weder bei LEDs noch bei anderen Leuchtmitteln, da das emittierte mittelferne Infrarot von uns beschränkten Menschen nicht wahrgenommen werden kann (bei -173°C strahlt so ein schwarzer Körper halt kaum…).

  9. #10 Rolf L.
    18. März 2017

    @ rolak

    Danke für die ausführliche und in weiten Teilen selbsterklärende Antwort. 😉

    zu a) im Nachhinein muss ich zugeben, dass die Frage zum Verpackungshinweis wohl doch mehr rhetorischer Art war. Ich hatte nicht daran gedacht dass das, was nicht vorgeschrieben ist, natürlich auch nicht gemacht wird. Kennt man ja aus vielen Bereichen des Lebens.

    zu b) … die überschlägige PopelsUmrechnung “geteilt durch 5” bzgl der Anschlußleistung … ????
    Sorry, aber ich habe kein Physik studiert und kann noch nicht zwischen den Zeilen lesen.
    Was soll ich „durch 5 teilen“?
    Welche „Anschlussleistung“ ist gemeint (220 V aus der Steckdose)?
    Und das Ergebnis dieser „PopelsUmrechnung“ sagt mir dann dass das LED-Leuchtmittel Kerze E14 mit 5 Watt, 3500 Lumen und 3000 Kelvin genau so hell ist wie die 60 Watt Kerzenglühbirne die ich bisher hatte und jetzt nicht mehr kaufen darf?

    Und nochmals Sorry, bei dem neuen Auto was ich mir gekauft habe, habe ich überschlägig 10 Internetseiten durchgeblättert und wusste dann schon ziemlich viel über das Gefährt. Da ging es auch um viiieeel Geld.
    Warum muss ich “drölfzigtausend Tabellen” durchsuchen nur um herauszufinden wie viel Watt und/oder Lumen die neue Glühbirne für 9,95€ haben muss um genau so hell zu sein wie die alte?
    Wo es doch soviel einfacher, und mit Sicherheit ohne einen Cent an Mehrkosten möglich wäre den entsprechenden Wert einfach mit auf die Verpackung zu drucken.
    Wobei, ich vergaß gerade a)

    zu c) der „Lichtstrom“, das ist „Lumen“, ist das richtig ? Nur, wenn das der relevante Wert ist, muss der ja auch schon bei den alten Glühbirnen gegolten haben. Richtig? Nur, bei den alten Glühbirnen hat sich kein .. Mensch dafür interessiert. Wenn da eine 60 Watt Birne gekauft wurde, wusste jeder wie hell die ist. Also könnte ich doch auch eine 10 Watt LED kaufen …

    Aber lassen wir das.
    Ich habe mir jetzt ein bisschen Frust von der Leber geschrieben und erkannt, dass ich auch mit 63 schon eindeutig zum alten Eisen gehöre.
    In #7 hatte ich am Anfang geschrieben, das ich zwar sehr interessiert bin, aber absoluter Laie was Elektrotechnik und andere wissenschaftliche Themen hier in den ScienceBlogs betrifft. Ich hänge oft stundenlang in den Blogs, verstehe ebenso oft nur einen Bruchteil und bin trotzdem begeistert

    Nach dem Lesen Ihrer Antwort habe ich vor meinem geistigen Auge gesehen, wie Sie förmlich die Augen verdreht haben über einen so blöden Kommentar wie meinen.
    Ich entschuldige mich hierfür.

    Und ich gebe zu das der Link in die DuckDuckGo Suche mir ein paar gute Tipps und Tabellen gegeben hat mit denen sogar ich was anfangen kann.

    Vielen Dank dafür und ein schönes Wochenende noch.

    Gruß aus dem schönen Rheinland.

    • #11 Oliver Gabath
      18. März 2017

      Die Angabe “3000 Kelvin” bezieht sich auf die Farbtemperatur. Das ist das Maß für den Farbeindruck den wir von einer bestimmten Lichtquelle haben. Sie hat die Dimension einer Temperatur, weil sie dem Farbeindruck des von einem Schwarzen Körper von genau jener Temperatur ausgesandten Lichtes entspricht. Was wir als weißes Licht wahrnehmen ist in Wahrheit eine Mischung aus Licht ganz unterschiedlicher Farben. Alle warmen Körper senden ein sogenanntes Spektrum aus, in dem verschiedene Farben in unterschiedlichen “Mengen” enthalten sind. Je nachdem, wo dieses Spektrum sein Maximum hat, welche Farbe also “am meisten” vorkommt, erzeugt es in unserem Auge einen unterschiedlichen Farbeindruck.

      Ja, der Lichtstrom hat die Einheit Lumen. Und natürlich hat er schon in der Zeit der Glühlampen gegolten. Aber damals war die Welt noch etwas einfacher, weil es als Konkurenz ausschließlich die verhältnismäßig teuren Leuchtstofflampen gab, die sich beinah nur für die kommerzielle Beleuchtung lohnten. Allerdings konnte man schon vor 20 Jahren über den Damen sagen, dass zwischen der Lichtleistung von Leuchtstofflampen und Glühlampen ungefähr der Faktor 4 liegt, als eine Leuchtstofflampe 4 Mal so viel Licht erzeugt, wie eine Glühlampe gleicher elektrischer Leistung.

      Wenn Du bei Google “Lumen Watt” eingibst, findest Du gleich auf der ersten Seite ausschließlich Websites, auf denen Dir entweder Tabellen oder gleich die Umrechnung für verschiedene Typen von Leuchtmitteln angegeben wird. Als Daumenregel kann man annehmen:

      Glühlampe: 10-15 lm/W
      Entladungslampe (Leuchstoffröhre): 60-75 lm/W
      RGB-LED: 60 lm/W
      Weiße LED: 80-100 lm/W

      Blöd war Dein Kommentar im Übrigen nicht. Allerdings findet man das was Du suchst mit sehr wenig Aufwand überall im Netz. Wenn Du Begriffe, die Dir fremd sind, bei Google suchst, findest Du ganz sicher Antworten. Ist mit 33 möglicherweise naheliegender als mit 63. Aber keine Bange – mein Alter Herr hat noch mal knapp zehn Jahre mehr auf dem Buckel als Du und hat das am Ende hingekriegt 😉

  10. #12 Rolf L.
    18. März 2017

    Hallo Oliver,
    DANKE. Du machst mir Hoffnung das Hopfen und Malz doch noch nicht verloren sind :-))
    Und DANKE das Antwort so ausführlich ist und vor allem, dass sie so verständlich ist.
    Von rolak hatte ich ja schon einen Link bekommen, mit dem ich mich jetzt etwas näher auseinandersetzen werde.

    Und ich werde bestimmt mal wieder hier vorbei sehen.

    Gruß aus dem schönen Rheinland.

    PS: Vielleicht liegt es ja doch am Alter, mir ist zwischen meinem 2. Kommentar und Deiner Antwort eingefallen das ich vielleicht auch meinen Junior hätte fragen können. Der macht gerade seinen Bachelor ich Elektrotechnik und hätte es auch evtl gewusst. Aber der ist gerade nicht greifbar …

    Schönes Wochenende noch.

  11. #13 rolak
    19. März 2017

    mit 63 schon eindeutig zum alten Eisen

    (vorab: das ist Quatsch; wir sind ähnlich rostig)
    Nee, Rolf, das Einzige, was Du aus Deinem Ärger über Deine ??? beim LeuchtmittelKauf schließen kannst, ist eine fehlende Vorbereitung auf ein breites Angebot bzw in den zur Übersicht so hilfreichen Grundlagen der Physik. Denn letztere haben sich ja im Laufe unserer Lebensspanne nicht geändert – nur bei der Lichterzeugung, na ich fasse mal allgemein zusammen, hat sich Diverses in Komplexität und Effizienz getan.
    Wahrgenommen – denn das gesamte Marktspektrum war auch damals schon wesentlich komplexer als der üblicherweise genutzte, über die Jahrzehnte sehr statische Teil – für den reichte eine Konditionierung über ‘Angucken’ völlig aus, ‘mehr Leistung’=heller, alles recht warm/rotlastig. Das hinderte allerdings auch damals sehr viele nicht daran, bei den ‘kleineren’ Birnen mit dem falschen Gewinde vom Einkauf zurückzukommen, ganz so simpel wars also nie. Lichtstrom war irrelevant (weil fast konstant je Watt), die Entscheidung Birne/Röhre wurde über Schatten ja/nein und Glastemperatur (bei beengten bzw schlecht belüfteten Verhältnissen) gefällt, selbst in Fachläden gab es zu spezifischen Fragen nur fragende Gesichter.
    Denn selbstverständlich gabs nicht nur normale GlühfadenBirnen 60W;1.000h;12lm/W sondern auch zB für Signalanlagen etc zB 60W;8.000h;7lm/W oder 60W;14.000h;6lm/W. Und MetalldampfLampen in Quecksilber (~50lm/W, 5000K=kaltweiß) und Natrium (~140lm/W, 2000K=orangerot). Diese NaBirnen kennt jeder von der Straßenbeleuchtung, zwei wesentliche Gründe für den Einsatz dort waren Blendfreiheit und die 140 ;‑) doch auch als PflanzenLeuchte sehr gerne genutzt. Und es gab noch viel mehr…

    Ok, das mit den fragenden Gesichtern hat sich eigentlich bis heute überhaupt nicht geändert. Doch nun zu Deinen zu-s:
    zu ‘zu b)’: Leistung, nur Leistung, also die W(att). Ausgehend von Deinem Beispiel 60W-Glühbirne ergibt das für dieselbe Leuchtstärke und 08/15-Angebot eine 12W-LED, Farbtemperatur der 60er war 2700K. Die korrekte Umrechnung wäre allerdings über den Lichtstrom, ausgehend von Glüh: 60W·12lm/W=720lm, also brauchts als adäquaten Ersatz ‘eine LED’ mit 720lm und 2700K.
    Hypothetisch – denn die LED-Farbtemperatur ist gemessen und wahrgenommen ziemlich unterschiedlich (die weißen, typischerweise wie bei den LeuchtRöhren UV-Lichtquelle + Leuchtstoff, wirken wg des hohen UV-Anteils kälter), da sollte ein Test zuhause (Einkauf mit UmtauschOption) durchgeführt werden. Hier läuft die Planung bzw der EinZimmerTest für nach ‘letzte Birne durchgebrannt’ in Richtung Schaltnetzteil+LED-Strips, extrem variabel, extrem bastelfreundlich, sehr effizient (ebenfalls schon deutlich >100lm/W) und vor allem sind die 24V-Leitungen sogar blank völlig gefahrlos verlegbar.
    Ach ja: Du mußt die oben erwähnten Tabellen nicht durchforsten, Du kannst es.

    zu ‘zu c)’: ‘wusste jeder wie hell die ist’: Nein, siehe eben im Text, das funktionierte ausschließlich wegen des maximal beschränkten Angebotes des LämpliLadens um die Ecke. Viele verschiedene Marken und Formen ist bei weitem nicht dasselbe wie ein breiter Bereich des Marktangebotes.

    blöden Kommentar

    Noch mehr Quatsch. Laß mich meinen Vater von gestern morgen noch zitieren, der lässig zwei Jahrzehnte mehr auf dem Buckel hat als Du: Es gibt keine dummen Fragen, nur dumme Antworten. Und als Ergänzung von mir: Es gibt allerdings dumme (=nicht lernen wollende) Fragestellende.
    DuckDuckGo hat zwei Vorteile – einerseits trennts Deine Daten von (dem eigentlich genutzten) Google ab und andrerseits (eigentlich ist das dieselbe Ursache) sind Ergebnisseiten so schön verlinkbar, weil deren Inhalt deutlich weniger von unserer verschiedenen Suchhistorie abhängt (→Filterblase).

    Rheinland

    Ich erhöhe auf Kölner Bucht.

    Oh, bevor ichs vergesse, ein Sonderfall: Falls Du irgendwelche von Dir geschaffenen oder geerbten Meisterwerke der Photographie oder Malerei beleuchten möchtest, nimm lieber ne Halogenbirne, das krickelige Spektrum der Leuchtstofftechnik (egal ob Plasma- oder LED-befeuert) verändert den Eindruck doch immens, da wirds dann richtig kompliziert…

  12. #14 Rolf L.
    19. März 2017

    hallo rolak,
    puuh, jetzt hast du es mir aber gegeben :-(

    Trotzdem danke auch dir das du dir die Mühe gemacht hast mir so ausführlich zu antworten. Da brauche ich jetzt noch etwas Zeit um das alles durchzuarbeiten.

    Ein klein wenig anders als du sehe ich den Hinweis dass keine dummen Fragen, aber dumme Fragenstellende gibt, vielen Dank, ich habe verstanden.
    Und das der dumm ist der nicht lernen will ist ja nicht so falsch. Nur gehört zum lernen können auch dazu, jemanden zu finden der einem was beibringt. Und bei dem hier behandelten Thema war das bisher noch nicht notwendig, die Fragen stellten sich meist nicht.
    Jetzt ist das aber immer mehr der Fall und darum habe ich ja auch die Fragen hier im Blog gestellt. Ich will mein Wissen ja erweitern. Vielleicht schaffe ich es ja noch, so wie dein alter Herr :-)
    Geholfen dabei haben mir schon dein Link zu DuckDuckGo, Oliver Gabath mit seiner ausführlichen, aber einfach gehaltenen Antwort und du jetzt auch mit den Erklärungen die dann schon etwas tiefer gehen. Jetzt habe ich was zu tun und vielleicht bin ich bald genau so schlau wie dein alter Herr.

    Danke nochmals an alle die sich meiner angenommen haben und vielleicht bis bald mal wieder hier bei Quo Vadis?

    Gruß aus dem schönen Rheinland.

    • #15 Oliver Gabath
      20. März 2017

      Immer wieder gerne :)
      Der nächste Ausflug in meine kleine Welt (damit meine ich das, was ich beruflich so mache) wird zum Thema haben, wie man eine Dampfturbine ausschaltet – und wie hier auch nur die gröbste Patina auf der Oberfläche ankratzen (Ich kann ja im Grunde nur über das schreiben, was in öffentlich zugänglichen Quellen steht) – aber vielleicht schreib ich auch wieder was zum Thema “Planung” oder wie man Kinder für MINT begeistern könnte. Ich hab deutlich zu viele zu 4/5 fertige .txt-Dateien in meinem Blog-Ordner…

  13. #16 Oliver Gabath
    19. März 2017

    Lieber Herr Taber,

    für nicht durch das Thema des Artikels motivierte Spitzen gegen die moderne Physik schaffen Sie sich bitte Ihr eigenes Medium – auf meinem ist dafür kein Platz.

    In diesem Sinne