Hat man die Beleuchtungsstärke gewählt, muss man aus ihr und den Gegebenheiten des auszuleuchtenden Raumes den notwendigen Lichtstrom Φ der Lichtquelle ermitteln. Der Lichtstrom, gemessen in der Einheit Lumen (lm), ist ein Maß für die “Lichtleistung” (bitte nicht mit der elektrischen Leistung verwechseln!) einer Lichtquelle und seit einigen Jahren auch (endlich!) eine Standardangabe auf der Verpackung von Leuchten und Lampen. Der ermittelte Lichtstrom sagt uns, wie stark die Lichtquellen sein müssen bzw. wie viele wir brauchen. Aus ihm wiederrum ergibt sich die notwendige elektrische Leistung für die Beleuchtung – in der Regel ist das keine besonders kritische Größe, es sei denn man will einen Fußballplatz ausleuchten oder, wie ich gerade zu Hause, einen Raum mit einer umlaufenden, indirekten RGB-LED-Beleuchtung. Der Lichtstrom berechnet sich nach folgender Formel:
oder auch, mit den Formelzeichen der Größen:
Das sieht zunächst wild aus, aber keine Bange – die Beleuchtungsstärke E haben wir ja schon oben kennen gelernt und die anderen Größen werden wir gleich mit Leben füllen.
Die erste Größe unter dem Bruchstrich, der Leuchtenbetriebswirkungsgrad ηLB ist der Quotient aus nutzbarem Lichtstrom und gesamten Lichtstrom einer Lichtquelle. Er ist eine Angabe, die die Hersteller machen und der sagt, welcher Teil des ausgesandten Lichtes wirklich effektiv der Beleuchtung dient (durch Abschattung und Absorption geht immer Licht verloren). In der Regel liegt er zwischen 0,5 für Glühlampen, 0,7 für Gasentladungslampen und 0,9 für LED.
Den Raumwirkungsgrad ηR ermittelt man aus den Abmessungen des Raumes, Farbe und Struktur der Oberflächen und damit deren Rückstrahlvermögen, sowie der Art der Beleuchtung (direkt oder indirekt) ab. Es gibt Tabellen[1], aus denen man den Raumwirkungsgrad in Abhängigkeit dieser Faktoren ablesen kann. Für einfache Abschätzungen genügen als Daumenwerte: 0,1 für einen dunklen Raum; 0,3 für einen Raum mit heller Decke und dunklen Wänden und 0,8 bis 1 für einen Raum mit heller Decke und hellen Wänden.
Zuletzt gibt es noch den Planungsfaktor p, der in einem Wohnzimmer mit 1 angenommen werden kann. Er repräsentiert Alterung und Verschmutzung der Lichtquelle und liegt je nach Einsatzbedingungen ungefähr zwischen 1 und 2.
Ein kleines Beispiel
Gegeben ist ein rechteckiger Raum mit hellgrauer Decke, hellgrauem Laminat und Wänden in hellem Lila. Das Ziel ist eine umlaufende, indirekte Beleuchtung an der Oberkante der Wände mit einem RGB-LED-Band. Die mittlere Beleuchtungsstärke soll 100 Lux betragen. Das ist ein Zimmer bei mir daheim, das irgendwann[2] indirekt beleuchtet werden soll. ηR nehme ich mit 0,3 an und ηLB mit 0,9. Den Planungsfaktor p setze ich zu 1.
Eingesetzt in die Formel oben ergibt sich als Ergebnis ein Lichtstrom von:
Das ist der Lichtstrom, den die LED abgeben müssen. Mit RGB-LED-Streifen prinzipiell machbar (allerdings in der Praxis grade von so vielen Nebenbedingungen abhängig, dass ich darüber wohl mal einen eigenen Artikel schreiben werde). Wer in letzter Zeit eine Deckenleuchte gekauft hat, dem wird der ungewöhnlich große Lichtstrom auffallen, den diese Berechnungsmethode liefert. Er resultiert vor allem daraus, dass ich indirekt beleuchten möchte – eine direkte Beleuchtung unter gleichen Bedingungen käme auch mit dem halben Lichtstrom aus.
Dass die Methode überhaupt einigermaßen genau ist, habe ich übrigens an meinem Wohnzimmer getestet: Mit mit meinem Präzissions-15€-Beleuchtungsmessgerät messe ich im Mittel etwa 85 Lux in 1,2 m Höhe und wie im Bild zu sehen 77 Lux in Höhe des Wohnzimmertisches. Der nach der Wirkungsgradmethode berechnete[3] Wert liegt bei 81 Lux – das ist doch recht nahe dran.
Nach den mit vorher nicht erreichter Präzission durchgeführten Messungen, ist auch Artie von der Wirkungsgradmethode überzeugt.
[1] Da die entsprechenden Publikationen nicht frei verfügbar sind, kann ich hier leider keine Tabelle zeigen.
[2] In cunctis domina pecunia est!
[3] Φ = 1.800 lm ; A = 12 m² ; p = 1 ; ηLB< = 0,9 ; ηR = 0,6
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