Beleuchtungsstärke: Em, Emin, Emax und was sie für die Planung bedeuten
Die Beleuchtungsstärke ist die Größe, um die sich jede Lichtplanung dreht. Sie beschreibt, wie viel Licht auf einer Fläche ankommt, und ist das, was Normen, Arbeitsstättenregeln und Ausschreibungen fordern: 500 Lux im Büro, 300 Lux in der Werkstatt, 200 Lux auf dem Trainingsplatz. Gemessen und berechnet wird sie in Lux.
In diesem Ratgeber erklären wir, was die Beleuchtungsstärke aussagt, was die Kennwerte Em, Emin und Emax in einer Lichtberechnung bedeuten, wie Montagehöhe und Abstand den Wert verändern und welche Beleuchtungsstärken in Industrie, Gewerbe und Sport gefordert sind.
Definition
Was ist die Beleuchtungsstärke?
Die Beleuchtungsstärke ist der Lichtstrom, der auf eine Fläche fällt, bezogen auf die Größe dieser Fläche.
Das Formelzeichen ist E, die Einheit ist Lux (lx). Ein Lux entspricht einem Lumen pro Quadratmeter. Die Beleuchtungsstärke beschreibt das Licht auf der Fläche, nicht das Licht der Leuchte. Dafür steht der Lichtstrom in Lumen.
Was sagt die Beleuchtungsstärke aus?
Die Beleuchtungsstärke beantwortet die Frage, ob ein Arbeitsplatz, eine Halle oder ein Spielfeld hell genug ist. Sie gehört zur Fläche, nicht zur Leuchte: Dieselbe Leuchte erzeugt in drei Metern Höhe eine hohe und in zwölf Metern Höhe eine niedrige Beleuchtungsstärke. Bezugsfläche ist die Nutzebene, also die Höhe, auf der die Sehaufgabe stattfindet, im Büro der Schreibtisch, in der Halle meist der Boden oder die Arbeitshöhe.
- Formelzeichen E in Lux Die Beleuchtungsstärke wird mit E bezeichnet und in Lux gemessen. Ein Lux ist ein Lumen je Quadratmeter.
- Bezug Gilt für die Fläche Der Wert beschreibt, was auf der Nutzebene ankommt. Er wird mit dem Luxmeter gemessen oder in der Lichtplanung berechnet.
- Anforderung Normen nennen Lux-Werte DIN EN 12464-1, ASR A3.4 und DIN EN 12193 fordern Mindestwerte je Tätigkeit, Sportart oder Außenbereich.
Die Einheit Lux und typische Lux-Werte für Räume und Anwendungen behandeln wir auf einer eigenen Seite. Hier geht es um die Beleuchtungsstärke als Planungsgröße: um ihre Kennwerte, ihre Berechnung und ihren Nachweis.
Was bedeuten Em, Emin und Emax?
In jeder Lichtberechnung tauchen drei Kennwerte auf. Em ist die mittlere Beleuchtungsstärke, also der Durchschnitt aller Rasterpunkte auf der Bewertungsfläche. Emin ist der niedrigste Wert eines Rasterpunkts, Emax der höchste. Zusammen zeigen sie, ob eine Fläche nicht nur im Mittel, sondern überall ausreichend beleuchtet ist.
Die drei Kennwerte und ihre Bedeutung in der Lichtplanung:
| Kennwert | Bedeutung | Wofür er wichtig ist |
|---|---|---|
| Em (mittlere Beleuchtungsstärke) | Mittelwert aller Rasterpunkte der Bewertungsfläche | Nachweis der Normanforderung, zum Beispiel 300 oder 500 Lux |
| Emin (minimale Beleuchtungsstärke) | Niedrigster Einzelwert auf der Fläche | Dunkle Zonen erkennen, Gleichmäßigkeit U0 = Emin / Em |
| Emax (maximale Beleuchtungsstärke) | Höchster Einzelwert, meist direkt unter einer Leuchte | Überversorgung und harte Kontraste erkennen, Verhältnis Emin / Emax |
| Ēm (Wartungswert) | Mittlere Beleuchtungsstärke, die über die Nutzungsdauer nicht unterschritten werden darf | Der Wert, den DIN EN 12464-1 als Anforderung nennt |
In der Norm steht der Wartungswert Ēm. Die Anlage muss ihn auch am Ende des Wartungsintervalls noch erreichen, deshalb wird mit dem Wartungsfaktor geplant.
Aus Em und Emin ergibt sich die Gleichmäßigkeit U0. Eine Werkstatt mit Em von 320 Lux, aber Emin von 90 Lux hat eine Gleichmäßigkeit von 0,28 und erfüllt die Anforderung von 0,6 nicht, obwohl der Mittelwert über 300 Lux liegt. Für Betreiber heißt das: Der Mittelwert allein reicht als Nachweis nicht aus.
Wie wird die Beleuchtungsstärke berechnet?
Für eine einzelne Leuchte gilt das photometrische Entfernungsgesetz: Die Beleuchtungsstärke ist die Lichtstärke in Richtung des Punkts geteilt durch das Quadrat des Abstands. Eine Leuchte mit 8.000 Candela nach unten erzeugt in vier Metern Höhe 500 Lux, in acht Metern nur 125 Lux. Doppelte Höhe bedeutet ein Viertel der Beleuchtungsstärke.
Beleuchtungsstärke direkt unter einer Leuchte mit 8.000 Candela nach unten:
| Lichtpunkthöhe | Rechnung | Beleuchtungsstärke |
|---|---|---|
| 3 Meter | 8.000 cd / 9 m² | rund 890 Lux |
| 4 Meter | 8.000 cd / 16 m² | 500 Lux |
| 6 Meter | 8.000 cd / 36 m² | rund 220 Lux |
| 8 Meter | 8.000 cd / 64 m² | 125 Lux |
| 12 Meter | 8.000 cd / 144 m² | rund 55 Lux |
Für Punkte seitlich der Leuchte kommt der Einfallswinkel hinzu. In der Praxis überlagern sich die Beiträge aller Leuchten, deshalb rechnet die Lichtplanung mit Software.
Für eine ganze Fläche wird die mittlere Beleuchtungsstärke überschlägig mit dem Wirkungsgradverfahren berechnet: installierter Lichtstrom mal Raumwirkungsgrad mal Wartungsfaktor, geteilt durch die Fläche. Für genaue Werte je Rasterpunkt, Emin und Emax braucht es eine Lichtberechnung mit den LDT-Dateien der Leuchten.
Welche Beleuchtungsstärke ist wo gefordert?
Die Anforderungen hängen von der Sehaufgabe ab. Für Innenarbeitsplätze gilt die DIN EN 12464-1, in Deutschland ergänzt durch die ASR A3.4. Für Sportstätten gilt die DIN EN 12193, für Arbeitsplätze im Freien die DIN EN 12464-2.
Übliche Wartungswerte der mittleren Beleuchtungsstärke:
| Bereich | Wartungswert Ēm | Gleichmäßigkeit U0 |
|---|---|---|
| Lagerräume, Verkehrswege in Hallen | 100 bis 150 Lux | 0,40 |
| Grobe Maschinenarbeit, Montage | 300 Lux | 0,60 |
| Feine Montage, Qualitätskontrolle | 500 bis 1.000 Lux | 0,60 bis 0,70 |
| Büro, Schreiben, Bildschirmarbeit | 500 Lux | 0,60 |
| Sporthalle Training (Klasse III) | 200 Lux | 0,50 |
| Fußballplatz Training (Klasse III) | 75 Lux | 0,50 |
| Parkplatz, mittlerer Verkehr | 10 Lux | 0,25 |
Die Werte gelten für die jeweilige Bewertungsfläche. Umgebungsbereiche dürfen niedriger beleuchtet sein, das Verhältnis ist in der Norm festgelegt.
Für Hallen und Außenanlagen bedeutet das, dass nicht die ganze Fläche gleich beleuchtet werden muss. Arbeitsplätze erhalten die hohe Beleuchtungsstärke, Verkehrswege und Lagerzonen weniger. Diese Zonierung spart Leuchten und Strom, ohne die Anforderungen zu unterschreiten.
Welche Rolle spielt die Lichtpunkthöhe?
Die Lichtpunkthöhe ist der Abstand zwischen Leuchte und Nutzebene. Sie bestimmt, wie stark sich das Licht verteilt und welche Beleuchtungsstärke ankommt. Hohe Hallen brauchen deshalb entweder deutlich mehr Lichtstrom oder Leuchten mit engem Abstrahlwinkel, die das Licht gezielt nach unten bringen.
- Bis 6 Meter Breit strahlend Leuchten mit 90 bis 120 Grad Abstrahlwinkel und mittlerem Lichtstrom in engem Raster ergeben gleichmäßiges Licht.
- 6 bis 12 Meter Mittlere Optiken LED Hallenstrahler mit 60 bis 90 Grad und 15.000 bis 30.000 Lumen, Raster passend zur Höhe.
- Über 12 Meter Eng bündelnd Hallenstrahler oder Flutlichtstrahler mit 30 bis 60 Grad und hohem Lichtstrom, sonst geht zu viel Licht an die Wände.
Für die Planung von LED Hallenstrahlern ist die Lichtpunkthöhe deshalb die erste Angabe, die wir abfragen. Bei Flutlichtanlagen gilt das Gleiche für die Masthöhe: Je höher der Mast, desto höher die nötige Lichtstärke der LED Flutlichtstrahler, dafür wird das Licht gleichmäßiger und blendet weniger.
Wie wird die Beleuchtungsstärke gemessen und nachgewiesen?
Gemessen wird mit einem Luxmeter auf der Nutzebene an den Punkten eines Messrasters, das die Norm vorgibt. Aus den Messwerten werden Em, Emin und die Gleichmäßigkeit gebildet und mit der Lichtberechnung verglichen. Wie eine Messung richtig abläuft, welche Geräte geeignet sind und welche Fehler typisch sind, erklärt unsere Seite Lux messen.
Bei der Abnahme neuer Anlagen liegt der gemessene Wert in der Regel über dem Wartungswert, weil die Leuchten noch neu und sauber sind. Das ist beabsichtigt: Die Reserve sorgt dafür, dass die Anlage auch nach Jahren noch die geforderte Beleuchtungsstärke erreicht. Unterschreitet eine Anlage den Wartungswert, sind Reinigung, Nachrüstung oder ein Austausch fällig.
Häufige Fragen zur Beleuchtungsstärke
Was ist die Beleuchtungsstärke?
Die Beleuchtungsstärke ist der Lichtstrom, der auf eine Fläche fällt, bezogen auf deren Größe. Sie wird in Lux gemessen, ein Lux entspricht einem Lumen pro Quadratmeter. Sie beschreibt, wie hell eine Fläche beleuchtet ist.
Welche Einheit hat die Beleuchtungsstärke?
Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux, abgekürzt lx. Das Formelzeichen ist E.
Was bedeutet Em?
Em ist die mittlere Beleuchtungsstärke, also der Mittelwert aller Messpunkte auf der Bewertungsfläche. Der Wartungswert Ēm ist der Mittelwert, der über die gesamte Nutzungsdauer nicht unterschritten werden darf.
Was ist die minimale Beleuchtungsstärke Emin?
Emin ist der niedrigste Wert aller Rasterpunkte auf der Fläche. Zusammen mit Em ergibt er die Gleichmäßigkeit U0 = Emin / Em, die in den Normen ebenfalls gefordert wird.
Was ist die maximale Beleuchtungsstärke Emax?
Emax ist der höchste Einzelwert auf der Fläche, meist direkt unter einer Leuchte. Ein großes Verhältnis zwischen Emax und Emin zeigt harte Hell-Dunkel-Kontraste, die ermüden und die Gleichmäßigkeit verschlechtern.
Wie berechnet man die Beleuchtungsstärke?
Für einen Punkt gilt: Lux gleich Lichtstärke in Candela geteilt durch das Quadrat des Abstands in Metern. Für eine Fläche gilt überschlägig: installierter Lichtstrom mal Raumwirkungsgrad mal Wartungsfaktor, geteilt durch die Fläche.
Welche Beleuchtungsstärke braucht ein Arbeitsplatz?
Nach DIN EN 12464-1 und ASR A3.4 je nach Tätigkeit meist 300 bis 500 Lux, für feine Arbeiten 750 bis 1.000 Lux. Lager und Verkehrswege kommen mit 100 bis 150 Lux aus.
Was ist der Unterschied zwischen Beleuchtungsstärke und Lichtstrom?
Der Lichtstrom in Lumen ist die Lichtmenge, die eine Leuchte abgibt. Die Beleuchtungsstärke in Lux ist der Anteil, der auf einer Fläche ankommt. Sie hängt von Lichtstrom, Lichtverteilung und Abstand ab.
Wie hängt die Beleuchtungsstärke von der Montagehöhe ab?
Sie nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab. Bei doppelter Lichtpunkthöhe kommt direkt unter der Leuchte nur noch ein Viertel der Beleuchtungsstärke an. Hohe Hallen brauchen deshalb engere Optiken oder mehr Lichtstrom.
Weiterführende Inhalte zur Beleuchtungsstärke
Beleuchtungsstärke in der Praxis
Welche Beleuchtungsstärken in Produktionshallen gefordert sind und wie sie erreicht werden, zeigt unsere Seite zur LED Industriebeleuchtung.
Umgesetzte Anlagen in Industrie, Gewerbe und Sport finden Sie in unseren LED Projektberichten und Referenzen. Grundlagen zu Technik, Normen und Lichtplanung erklärt unser LED Ratgeber, alle Leuchten finden Sie im Online-Shop für professionelle LED Beleuchtung.
