Was ist Lux? Was bedeutet Binning?
Lichttechnische Fachbegriffe, Definitionen und Maßeinheiten finden Sie – kurz erläutert – in unserem alphabetisch geordneten Lexikon.
Akzentbeleuchtung hebt bestimmte Bereiche oder Objekte im Raum hervor und schafft dadurch eine ansprechende Atmosphäre.
Diese Art der Beleuchtung setzt auf ein Wechselspiel unterschiedlicher Lichtintensitäten: Sie erzeugt starke Kontraste und markante Schatten, variiert in Helligkeit und Ausrichtung. Damit der Effekt optimal zur Geltung kommt, muss das Akzentlicht heller sein als das allgemeine Umgebungslicht.
Die Grundbeleuchtung, auch als Allgemeinbeleuchtung bezeichnet, sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten Raums. Sie stellt sicher, dass die Architektur, Objekte und Personen klar erkennbar sind und erleichtert die Orientierung.
Spezifische Sehaufgaben an einzelnen Arbeitsplätzen, wie Lesen oder Arbeiten am Computer, werden dabei nicht berücksichtigt und sollten durch zusätzliche Lichtquellen unterstützt werden.
Um eine monotone Lichtstimmung zu vermeiden, ist es ratsam, verschiedene Leuchten einzusetzen. Eine ausgewogene Kombination aus diffusem und gerichtetem Licht sowie die Verbindung von Allgemein- und Bereichsbeleuchtung, ergänzt durch Akzentbeleuchtung, schafft eine lebendige Lichtatmosphäre.
Die Beleuchtungsstärke gibt an, wie viel Licht auf eine bestimmte Fläche trifft.. Ihre Maßeinheit ist Lux (lx). Beleuchtungsstärken können in jeder beliebigen Ebene im Raum berechnet oder mithilfe eines Luxmeters gemessen werden. Häufig wird dabei die horizontale Fläche, wie etwa ein Schreibtisch, herangezogen. Bei Anwendungen wie der Beleuchtung von Regalwänden oder zur Gesichtserkennung ist hingegen die vertikale Beleuchtungsstärke entscheidend. Die mittlere Beleuchtungsstärke wird als Durchschnittswert aller Beleuchtungsstärken auf einer Bewertungsfläche berechnet.
Jedoch ist die Beleuchtungsstärke allein kein verlässlicher Indikator für den Helligkeitseindruck eines Raumes, da dieser stark von den Reflexionseigenschaften der Raumflächen abhängt. So wirkt ein weiß gestrichener Raum bei gleicher Beleuchtungsstärke heller als ein dunkel gestrichener.
Bei LED-Leuchten, muss in der Produktdokumentation, angegeben in Lumen (lm), vermerkt sein. Dieser Wert repräsentiert den typischen Lichtstrom für die gesamte Produktionsreihe eines Produkts und bezieht sich immer auf den Neuzustand der Leuchte. Er wird unter standardisierten Betriebsbedingungen ermittelt und angegeben.
Die gemessenen Anfangswerte des Lichtstroms dürfen maximal um zehn Prozent vom angegebenen Bemessungslichtstrom abweichen. Bei der Messung des Lichtstroms einer LED-Leuchte wird in der Regel eine Umgebungstemperatur von 25 °C zugrunde gelegt, es sei denn, es werden andere Angaben gemacht.
Für Leuchten mit herkömmlichen Lichtquellen (wie Lampen mit Sockel oder anderen Fassungen) wird der Lichtstrom der Leuchte normalerweise nicht direkt gemessen. Stattdessen wird der Lichtstrom der eingesetzten Lampe mit dem Betriebswirkungsgrad der Leuchte multipliziert. Bei LED-Leuchten verliert der Betriebswirkungsgrad zunehmend an Bedeutung, da viele Hersteller einen theoretischen Wert von 100 Prozent ansetzen, da die präzise Bestimmung des Wirkungsgrades technisch aufwändig ist.
Die Lebensdauer eines Leuchtmittels wird in der Regel in Betriebsstunden angegeben und bei LED-Lampen mit der Bemessungslebensdauer.
Diese Lichtquellen unterliegen einer Degradation, was bedeutet, dass ihre Helligkeit im Laufe der Zeit abnimmt. Die Bemessungslebensdauer beschreibt den Zeitraum, nach dem der Lichtstrom des Leuchtmittels auf einen bestimmten Wert gesunken ist. Für die Allgemeinbeleuchtung sind beispielsweise Werte wie L80 oder L70 üblich, was bedeutet, dass die mittlere Lebensdauer einer LED erreicht ist, wenn der Lichtstrom noch 80 Prozent oder 70 Prozent seines ursprünglichen Wertes beträgt.
Der Helligkeitsverlust und der Totalausfall einer LED hängen vor allem vom Durchlassstrom und der Temperatur im Inneren der LED ab. Bei LED-Modulen spielen zusätzlich die elektrische Verschaltung der LEDs, die Umgebungstemperatur, die Betriebstemperatur und andere Moduleigenschaften eine Rolle.
Binning ist bei der Produktion von LED-Chips von Bedeutung. Da bei der industriellen Fertigung der LED-Chips innerhalb einer Charge z. B. in der Lichtfarbe Toleranzen auftreten können, werden LED gemessen und je nach Toleranzklasse in Bins (= Töpfchen) sortiert.
Dieser „Binning“-Prozess ist besonders bei weißen LED wichtig. Auswahlkriterien beim Binning sind der Lichtstrom (gemessen in Lumen, lm), die Farbtemperatur (gemessen in Kelvin, K), der Farbort und die Vorwärtsspannung (gemessen in Volt, V).
Nur bei Verwendung sorgfältig gewählter Binning-Gruppen sind einheitliche Helligkeiten und Lichtfarben gewährleistet. Gutes Binning ist folglich ein wichtiges Qualitätsmerkmal von LED-Chips. Farbwertabweichungen werden heute mithilfe der MacAdams-Ellipsen definiert.
Die CE-Kennzeichnung (Conformité Européenne) müssen alle Leuchten bzw. technischen Produkte tragen, die in der EU in Verkehr gebracht werden. Hier handelt es sich nicht um ein Sicherheitsprüfzeichen wie VDE-, ENEC-oder GS-Zeichen.
Mit dem Zeichen „CE“ auf den Produkten oder der Verpackung dokumentieren die Hersteller in Eigenverantwortung, dass ihre Produkte den „grundlegenden Anforderungen“ bestimmter Richtlinien und Schutzzielen der Europäischen Union entsprechen. Die CE-Kennzeichnung auf dem Produkt bzw. dessen Verpackung richtet sich also nicht an Verbraucher, sondern an die Behörden, die für die Überwachung der entsprechenden EU-Richtlinien zuständig sind. Sie wird ergänzt durch eine Konformitätserklärung.
Ein ausschließlich mit dem CE-Symbol gekennzeichnetes Erzeugnis wurde also von keiner anerkannten Prüfstelle getestet.
Licht beeinflusst den biologischen Rhythmus des Menschen, der in etwa 24 Stunden verläuft (lat. circa = ungefähr, dies = Tag). Der auffälligste dieser Rhythmen ist der Schlaf-Wach-Rhythmus, doch auch andere Prozesse wie Essen und Verdauung folgen diesem sogenannten circadianen Rhythmus.
Viele physiologische Prozesse unterliegen solchen Rhythmen, darunter die Körpertemperatur, Hormonspiegel sowie Atmung und Kreislauf. Diese Rhythmen wirken bis in den Stoffwechsel jeder einzelnen Zelle hinein. Eine Synchronisierung dieser Rhythmen mit dem natürlichen Wechsel von Tag und Nacht ist entscheidend für die menschliche Gesundheit. Licht spielt hierbei eine zentrale Rolle, indem es über seine nichtvisuelle, biologische Wirkung diese Prozesse maßgeblich beeinflusst.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) ist eine standardisierte digitale Schnittstelle zur Steuerung elektronischer Vorschaltgeräte. Mit DALI können viele Leuchten über wenige Leitungen und über große Distanzen einzeln angesteuert werden. Zudem lässt sich DALI problemlos in übergeordnete Gebäudesteuerungssysteme wie KNX, EIB (European Installation Bus) oder LON (Local Operating Network) integrieren.
Ein großer Vorteil für Installateure ist, dass mit DALI keine Änderungen an der Verkabelung erforderlich sind, wie es bei analogen Schnittstellen mit der 1-10V-Technik der Fall ist. Die gesamte Beleuchtung eines Raumes kann mit einem einzigen „Gateway“-Knotenpunkt gesteuert werden.
Neben dem Schalten und Dimmen von Licht kann DALI auch die Steuerung von Lichtfarben bei u.a. LED-Lampen übernehmen.
Das Dimmen von Leuchtmitteln ermöglicht es, die Helligkeit einzelner Leuchten oder Leuchtengruppen anzupassen und so die Lichtstimmung im Raum zu verändern. Dies bietet Flexibilität für unterschiedliche Raumnutzungen (Komfortdimmen) und kann gleichzeitig zur Energieeinsparung beitragen (Energiedimmen), beispielsweise durch tageslichtabhängige Steuerungen in Bürogebäuden oder Industriehallen.
LED-Leuchtmittel können sowohl mit Phasenanschnitt- als auch Phasenabschnittsdimmern gedimmt werden (TRIAC). Viele Hersteller bieten dazu Kompatibilitätslisten an, um sicherzustellen, dass die Dimmer mit den jeweiligen LED-Lampen kompatibel sind.
Das Dimmen von LED-Lichtquellen, wie LED-Modulen, erfolgt entweder durch das Absenken der Stromstärke (Stromdimmung) oder durch die Reduktion des durchschnittlichen Stromflusses mittels Pulsweitenmodulation (PWM). Bei PWM wird der Stromfluss durch die LED in regelmäßigen Intervallen unterbrochen. Je größer die Intervalle zwischen den Stromimpulsen, desto geringer der durchschnittliche Strom durch die LED und damit ihre wahrgenommene Helligkeit.
Die PWM-Frequenz sollte dabei über 300 Hz liegen, um ein für das menschliche Auge unsichtbares Flimmern zu vermeiden. Um die Vorteile beider Dimmverfahren zu maximieren, können diese Verfahren auch kombiniert eingesetzt werden.
Eine Beleuchtung wird als „dynamisch“ bezeichnet, wenn sich während des Betriebs ein oder mehrere Parameter verändern, wie zum Beispiel die Beleuchtungsstärke, die Lichtfarbe oder die Lichtrichtung.
Ein Beispiel dafür ist farbdynamisches Licht, das bei LED’s z.B. mithilfe von RGB-Farbmischung erzeugt wird. Diese dynamischen Änderungen werden durch speziell programmierte Steuerungssysteme überwacht und gesteuert.
Elektrische Geräte und elektronische Schaltungen erzeugen hochfrequente elektromagnetische Energie, die entweder abgestrahlt oder über Leitungen weitergegeben wird. Dies kann zu Störungen führen, wie unerwünschtem Rauschen im Radio oder sogar zum Ausfall von Geräten. Die VDE-Prüfstelle überprüft, ob die im Funkschutzgesetz festgelegten Anforderungen an Störfreiheit erfüllt sind und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gewährleistet ist.
Das ENEC-Zeichen (European Norm Electrical Certification) ist das europäische Sicherheitszeichen für Leuchten, Vorschaltgeräte, Starter, Kondensatoren, Konverter und Transformatoren. Es steht für einheitliche Prüfbedingungen und wird von unabhängigen Prüf- und Zertifizierungsstellen in Europa vergeben.
Jede Prüfstelle wird durch eine spezifische Nummer gekennzeichnet. In Deutschland z.B ist das VDE-Institut in Offenbach als akkreditierte Prüf- und Zertifizierungsstelle tätig und vergibt das ENEC-Zeichen zusammen mit der Prüfstellennummer 10.
In Italien ist das IMQ (Istituto italiano del marchio di qualità) mit der Nummer 03 für die Vergabe zuständig
Verbraucher können sicher sein, dass Produkte mit diesen Kennzeichnungen dem aktuellen Stand der Technik entsprechen und alle gesetzlichen und normativen Anforderungen erfüllen.
Im Jahr 2014 wurde das ENEC+-Zeichen europaweit eingeführt, um das bestehende ENEC-Zeichen zu ergänzen. Während das ENEC-Zeichen die Qualität und Sicherheit eines Produkts bescheinigt, bestätigt das ENEC+-Zeichen insbesondere die Zuverlässigkeit der angegebenen Produktdaten. Dies ist vor allem für den Betrieb von LED-Modulen und LED-Leuchten von Bedeutung.
Die Lichtfarbe einer Lichtquelle wird durch die Farbtemperatur in Kelvin (K) angegeben. Übliche Leuchtmittel decken dabei Farbtemperaturen von unter 3.300 K (Warmweiß), 3.300 bis 5.300 K (Neutralweiß) bis über 5.300 K (Tageslichtweiß) ab.
Die Farbtemperatur einer Lichtquelle wird durch den Vergleich mit der Strahlung eines „Schwarzen Strahlers“ ermittelt. Ein Schwarzer Strahler ist ein theoretisches Objekt, das jegliches auf es einfallende Licht vollständig absorbiert und keine Reflexionen verursacht. Wenn ein solcher Strahler langsam erhitzt wird, durchläuft er verschiedene Farbstadien: von Dunkelrot über Rot, Orange, Gelb und Weiß bis hin zu Hellblau. Je höher die Temperatur, desto weißer und letztlich bläulicher erscheint das Licht. Die Temperatur, bei der die Lichtquelle die gleiche Farbe wie der Schwarze Strahler erreicht, wird als die ähnliche Farbtemperatur des Leuchtmittels bezeichnet.
Licht und Farbe prägen maßgeblich das Ambiente eines Raumes. Für unser Wohlbefinden ist es entscheidend, dass die Farben der Umgebung sowie die Hauttöne von Menschen möglichst naturgetreu wiedergegeben werden.
Wenn die Hautfarbe einer Person fahl und unnatürlich wirkt, liegt dies oft weniger an einer kühlen Lichtfarbe, sondern vielmehr an der schlechten Farbwiedergabe der Lichtquelle. Die Farbwiedergabe einer Lampe beeinflusst, wie natürlich Gesichter und Objekte im Raum erscheinen.
Eine gute Farbwiedergabe ist ein zentrales Qualitätsmerkmal künstlicher Beleuchtung und in bestimmten Bereichen unverzichtbar, wie etwa in Restaurants, Museen oder bei der Beurteilung von Farbmustern. Der Farbeindruck wird durch das Zusammenspiel zwischen der Farbe des betrachteten Objekts (d.h. seine spektralen Reflexionsgrade) und der spektralen Zusammensetzung des Lichts bestimmt. Da das Sonnenlicht alle Spektralfarben umfasst, erscheinen uns Objekte im Tageslicht stets „natürlich“. Wird jedoch ein Objekt in farblich dominierendes Licht getaucht, wie z. B. blaues Licht, wirkt es oft fahl und seine Farben verfälscht.
Menschen speichern im Laufe ihres Lebens „Erfahrungs-Sehwerte“ für bekannte Farben, die trotz unterschiedlicher Beleuchtung als vertraut wahrgenommen werden. So ist die Farbe menschlicher Haut bei Tageslicht ein solch gespeicherter Erfahrungswert. Fehlen jedoch bestimmte Spektralfarben im Licht einer Lampe oder sind sie überbetont, kann sich der Farbeindruck zwar verändern, aber aufgrund der gespeicherten Sehwerte bleibt die Hautfarbe dennoch meist als „natürlich“ erkennbar. Bei farbigen Materialien, für die keine solchen Erfahrungswerte vorliegen, oder bei stark überbetonten Spektralfarben, können allerdings deutliche Farbabweichungen auftreten.
Der Farbwiedergabeindex (Ra oder CRI) einer Lichtquelle beschreibt, wie natürlich Farben unter ihrem Licht erscheinen. Er bewertet die farbliche Wirkung des Lichts auf Objekte oder Personen und gibt an, wie präzise eine Lichtquelle Farben wiedergibt.
Der Ra-Wert wird anhand von acht häufig vorkommenden Testfarben ermittelt. Ein Ra-Wert von 100 bedeutet, dass die Farbwiedergabe ideal ist. Je niedriger der Wert, desto schlechter ist die Farbwiedergabeeigenschaft der Lichtquelle. In Innenräumen sollte ein Ra-Wert von mindestens 80 nicht unterschritten werden, um eine natürliche Farbwiedergabe zu gewährleisten. In Bereichen mit hohen Anforderungen an die Farbwiedergabe, wie bei Farbprüfungen in der Industrie, oder auch in Verkaufsraüumen sind Farbwiedergabeindizes von über 90 empfehlenswert. Zudem ist in Italien für öffentliche Einrichtungen wie z.B Schulen sein einigen Jahren beim Einsatz von LED-Leuchten und Leuchtmitteln eine Farbwiedergabe von über 90 mit der “dirretiva CAM” (criteri ambientali minimi) verpflichtend vorgeschrieben
Die Fassung in einer Leuchte dient dazu, das Leuchtmittel sicher zu halten und zu fixieren.
Der Sockel des Leuchtmittels stellt die elektrische Verbindung zur Fassung her, wodurch der Stromkontakt ermöglicht wird. Unterschiedliche Sockel- und Fassungsarten sorgen dafür, dass herkömmliche Lampen nicht verwechselt werden und in die passenden Leuchten eingesetzt werden.
LED-Lichtquellen sind als Retrofit-Lampen in verschiedenen Ausführungen erhältlich, wie beispielsweise mit Schraub- oder Stecksockel, sodass sie als Ersatz für herkömmliche Leuchtmittel verwendet werden können.
Flimmerfreiheit beschreibt das Vermeiden von Helligkeitsschwankungen bei Lichtquellen, die als Flimmern (englisch: „flicker“) bezeichnet werden. Solche Schwankungen können zu visuellen Störungen führen, die sich negativ auf das Wohlbefinden auswirken, indem sie Müdigkeit, Kopfschmerzen oder sogar Sehstörungen verursachen. Insbesondere bei niedrigen Frequenzen (bis etwa 80 Hz) empfinden Menschen dieses Flimmern als sehr unangenehm, und es kann in seltenen Fällen sogar fotosensitive epileptische Anfälle auslösen.
Auch hochfrequentes Flimmern, das zwar außerhalb des direkt wahrnehmbaren Bereichs liegt (zwischen 100 und 400 Hz), kann das Wohlbefinden beeinträchtigen und ebenfalls Kopfschmerzen oder Unwohlsein verursachen. Die individuelle Empfindlichkeit gegenüber solchen Effekten variiert jedoch stark.
Mit der zunehmenden Verbreitung von LEDs in der allgemeinen Beleuchtung hat das Thema Flimmern wieder an Bedeutung gewonnen, da LEDs eine deutlich geringere Trägheit haben als beispielsweise Halogenlampen. LEDs reagieren im Bereich von etwa 300 Mikrosekunden, was bedeutet, dass sie beim Dimmen, insbesondere bei Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM), leicht flimmern können. Bei PWM wird die LED periodisch sehr schnell ein- und ausgeschaltet, was zu einem wahrnehmbaren Flimmern führen kann.
Günstigere LED-Lampen werden aus Kostengründen oft mit einfachen Treibern betrieben, die in der EU typischerweise mit einer Frequenz von 100 Hz arbeiten (doppelte Netzfrequenz). Dies kann Flimmern oder unerwünschte Lichtblitze verursachen, besonders wenn Netzspannungsschwankungen, fehlerhafte Treiber oder inkompatible Dimmer im Spiel sind.
Grundsätzlich gilt: Je höher die Frequenz und je niedriger der Modulationsgrad, desto flimmerfreier ist die Lichtquelle. Flimmerfreiheit ist dabei ein wichtiges Qualitätsmerkmal für das Wohlbefinden und die Gesundheit der Nutzer.
Zu starke Helligkeitsunterschiede in der Umgebung können die Augen ermüden und das Wohlbefinden beeinträchtigen, da das ständige Anpassen der Augen an wechselnde Lichtverhältnisse anstrengend ist. Im Büro tritt dies häufig auf, wenn der Blick zwischen dem Nahbereich (z. B. Schreibtisch oder Computer) und weiter entfernten Bereichen im Raum wechselt. Daher fordert die Norm DIN EN 12464-1 eine gewisse Gleichmäßigkeit der Beleuchtung für jede Sehaufgabe.
Die Gleichmäßigkeit wird als das Verhältnis der minimalen zur mittleren Beleuchtungsstärke definiert. Die Norm fordert beispielsweise eine Gleichmäßigkeit von mindestens 0,1 für die Beleuchtung von Wänden und Decken. Diese Vorgabe zielt darauf ab, das Seherlebnis angenehmer zu gestalten und unnötige Augenanstrengungen zu minimieren.
Die Allgemeinbeleuchtung, auch als Grundbeleuchtung bezeichnet, sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten Raumes. Sie gewährleistet, dass die Architektur, Objekte und Personen klar erkennbar sind und ermöglicht eine gute Orientierung im Raum.
Spezifische Sehaufgaben, wie das Lesen oder Arbeiten am Computer, werden durch die Allgemeinbeleuchtung jedoch nicht abgedeckt und sollten durch zusätzliche Beleuchtung gezielt unterstützt werden.
Um eine ansprechende und abwechslungsreiche Lichtatmosphäre zu schaffen, ist es sinnvoll, mehrere Leuchten zu kombinieren. Eine ausgewogene Mischung aus diffusem und gerichtetem Licht sowie die Kombination von Allgemein- und Bereichsbeleuchtung, ergänzt durch Akzentbeleuchtung, trägt dazu bei, den Raum lebendiger wirken zu lassen und die Beleuchtung an unterschiedliche Bedürfnisse anzupassen.
Der Begriff „Human Centric Lighting“ (HCL) bezeichnet ein Beleuchtungskonzept, das nicht nur die visuellen Aspekte von Wahrnehmung und Sehkomfort berücksichtigt, sondern auch die biologischen und emotionalen Auswirkungen von Licht gleichwertig in den Fokus stellt. HCL zielt darauf ab, das Wohlbefinden, die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit der Menschen durch eine ganzheitliche Lichtgestaltung zu fördern, beispielsweise in Büros durch den Einsatz von Leuchten und Lichtsteuerungssystemen, die autonom die Lichtfarbe an die Tageszeit anpassen, z.B beginnend mit 3000K am Morgen, über den Vormittag langsam aufsteigend bis auf 6500K am Mittag und über den Nachmittag langsam wieder zurück bis auf 3000K am Abend.
Der Begriff „Human Centric Lighting“ gewann ab 2010 zunehmend an Bedeutung. Da der Begriff von der Lichtindustrie geprägt wurde, zeigte sich bei einigen Wissenschaftlern eine gewisse Zurückhaltung, ihn zu übernehmen. Aus diesem Grund führte die International Commission on Illumination (CIE) den Begriff „Integrative Lighting“ als Synonym ein, wobei beide Begriffe heute als gleichwertig gelten.
Ursprünglich der Begriff „biologisch wirksame Beleuchtung“ eingeführt. Dieser wurde später durch den Begriff „melanopische Wirkung des Lichts auf den Menschen“ ersetzt. Dies diente zunächst dazu, den Unterschied zwischen einer rein visuellen Beleuchtung und einer Beleuchtung mit biologischen Effekten zu verdeutlichen. Allerdings führte dies dazu, dass die visuellen und biologischen Wirkungen von Licht in der Praxis oft als voneinander getrennt betrachtet wurden. Heute ist allgemein anerkannt, dass jede Beleuchtung sowohl visuelle als auch nichtvisuelle (biologische) Wirkungen hat, unabhängig von der Art oder dem Zeitpunkt der Anwendung.
Indirekte Beleuchtung entsteht, wenn das Licht von Leuchten ausschließlich auf Decken oder Wände gerichtet wird und von diesen Flächen in den Raum reflektiert. Dabei ist die Lichtquelle für den Betrachter abgeschirmt, was vor Blendung schützt, da der Lichtaustritt über Augenhöhe erfolgt.
In der Regel wird indirektes Licht in Kombination mit direkter Beleuchtung verwendet, da ausschließlich indirektes Licht einen diffusen Raumeindruck erzeugen und zu einer schattenarmen Lichtatmosphäre führen kann. Um eine effiziente indirekte Beleuchtung zu erreichen, sind helle Decken und Wände mit hohem Reflexionsgrad sinnvoll. In dunkleren Räumen müsste für die indirekte Beleuchtung eine höhere Lampenleistung eingesetzt werden, um den gleichen Helligkeitseindruck zu erzeugen, was zu einem unnötig hohen Energieverbrauch führen würde.
In Räumen, die durch Fenster oder Oberlichter mit Tageslicht versorgt werden, ist es nicht erforderlich, die künstliche Beleuchtung ständig auf voller Leistung zu betreiben. Stattdessen bietet sich eine Konstantlichtregelung an, bei der eine tageslichtabhängige Steuerung zum Einsatz kommt. Diese regelt die Beleuchtung so, dass die Summe aus Tageslicht und künstlichem Licht ein konstantes Beleuchtungsniveau gewährleistet.
Bei einer Konstantlichtregelung bleibt die Beleuchtungsstärke konstant, indem das künstliche Licht entsprechend dem vorhandenen Tageslichtanteil hinzugefügt oder reduziert wird. Bei starker Außenhelligkeit wird die künstliche Beleuchtung verringert oder ganz ausgeschaltet, während bei geringerem Tageslicht die künstliche Beleuchtung entsprechend verstärkt wird.
Wichtig ist, dass an Arbeitsplätzen, die weiter von Fenstern entfernt liegen, die installierten Leuchten mehr künstliches Licht bereitstellen sollten als diejenigen in der Nähe von Fenstern, um eine gleichmäßige Lichtverteilung im Raum zu gewährleisten.
Die „Lampe“ – oder Leuchtmittel – bezeichnet die technische Ausführung einer künstlichen Lichtquelle. Sie hat die Aufgabe, elektrische Energie in Licht umzuwandeln und wird in eine Leuchte eingesetzt, um den Raum oder bestimmte Bereiche zu beleuchten.
Lampen gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen, die sich in mehreren Aspekten unterscheiden:
LED (Light Emitting Diodes, auf Deutsch: Licht emittierende Dioden) haben den Beleuchtungsmarkt revolutioniert, da sie in nahezu allen Lichtanwendungen eingesetzt werden und zahlreiche Vorteile bieten. Zu den wesentlichen Vorzügen von LED zählen:
Funktionsweise
LED sind Halbleiterbauelemente, die unter elektrischer Spannung Licht in verschiedenen Farben (Rot, Grün, Gelb oder Blau) abgeben. Mit einer internen Leuchtschicht können blau leuchtende LEDs weißes Licht erzeugen, alternativ lässt sich auch durch RGB-Farbmischung weißes Licht darstellen. Heutzutage sind bei weißen LEDs nahezu alle Farbtemperaturen von 2.000 bis 7.000 Kelvin möglich, und Farbwiedergabewerte von Ra 96 und höher sind erreichbar. Um eine gleichbleibende Lichtfarbe zu gewährleisten, ist ein enges Binning (Sortieren der LED nach Farbtemperatur) entscheidend.
Bauformen
LED werden mit Niederspannung betrieben und häufig als Module zusammengefasst, die aus mehreren Dioden bestehen und entweder integrierte oder externe Treiber nutzen. Es gibt zwei Hauptbauformen:
Die Leistungsaufnahme, oft auch als Leistung oder Wattage bezeichnet, gibt die Menge an elektrischer Energie an, die eine Lichtquelle oder ein Vorschaltgerät benötigt, gemessen in Watt (W).
Oft setzt sich die Gesamtleistung, auch Systemleistung oder Systemleistungsaufnahme genannt, aus der Leistung der Lampe und der Leistungsaufnahme des Vorschaltgeräts zusammen. Diese Kombination bestimmt den gesamten Energieverbrauch des Beleuchtungssystems.
Die Leuchtdichte ist die vom Auge wahrgenommene Helligkeit einer beleuchteten oder selbstleuchtenden Fläche. Sie hängt von der Farbe und dem Material der Fläche ab und wird in Candela pro Quadratmeter gemessen. Besonders bei Leuchtmitteln wird die Leuchtdichte häufig in dieser Einheit angegeben.
In der Außenbeleuchtung dient die Leuchtdichte als wichtige Planungsgröße, um sicherzustellen, dass Oberflächen angemessen beleuchtet sind. Für diffuse reflektierende Oberflächen in Innenräumen lässt sich die Leuchtdichte in Candela pro Quadratmeter anhand der Beleuchtungsstärke in Lux und dem Reflexionsgrad berechnen.
Hierbei stellt die Beleuchtungsstärke die auf die Oberfläche fallende Lichtmenge dar, und der Reflexionsgrad beschreibt, wie viel Licht die Fläche zurückstrahlt.
Der Begriff „Leuchte“ bezeichnet den gesamten Beleuchtungskörper, der alle Komponenten enthält, die zur Befestigung, zum Betrieb und zum Schutz des Leuchtmittels erforderlich sind. Im alltäglichen Sprachgebrauch wird die Leuchte häufig als „Lampe“ bezeichnet, obwohl die Lampe eigentlich nur die Lichtquelle ist. Leuchten verteilen und lenken den Lichtstrom einer oder mehrerer Lichtquellen und umfassen alle notwendigen Teile, um diese Lichtquellen sicher und funktional zu betreiben.
Leuchten werden grundsätzlich in zwei Hauptgruppen unterteilt:
Leuchten für Beleuchtungszwecke können nach verschiedenen Kriterien weiter unterteilt werden:
Der Leuchtenbetriebswirkungsgrad beschreibt das Verhältnis des von einer Leuchte abgegebenen Lichtstroms zum Lichtstrom der darin verwendeten Lichtquellen. Dieser Wirkungsgrad gibt also an, wie viel des erzeugten Lichts tatsächlich von der Leuchte in den Raum abgegeben wird.
Nach der Norm DIN EN 13032-2 „Messung und Darstellung photometrischer Daten von Lampen und Leuchten – Teil 2: Leuchten für die Innen- und Außenbeleuchtung“ wird dieser Wert auch als „Light Output Ratio“ (LOR) bezeichnet. Bei vielen LED-Leuchten wird oft ein LOR von 100 Prozent angegeben, da das LED-Leuchtmittel fest mit der Leuchte verbunden ist und es somit kaum Verluste durch Abschirmungen oder Reflektoren gibt, wie dies bei herkömmlichen Leuchten der Fall sein könnte.
Das Wort „Licht“ bezeichnet die vom menschlichen Auge wahrnehmbare Strahlung, die nur einen kleinen Teil des gesamten elektromagnetischen Spektrums umfasst. Neben dem sichtbaren Licht gehören auch Strahlungen wie Gamma-, Röntgen-, Infrarot- und UV-Strahlung sowie Radiowellen zum elektromagnetischen Spektrum.
Der sichtbare Bereich des Lichts erstreckt sich über Wellenlängen von 380 bis 780 Nanometer. Innerhalb dieses Bereichs werden die verschiedenen Farben von Violett, Blau, Grün, Gelb bis Rot unterschieden. Außerhalb dieses Spektralbereichs ist Strahlung für das menschliche Auge unsichtbar.
Einige Bereiche des elektromagnetischen Spektrums, wie Infrarotstrahlung (IR), die Wärme erzeugt, oder UV-A-Strahlung, die die Haut bräunt, können jedoch vom Körper auf andere Weise wahrgenommen werden, obwohl sie nicht sichtbar sind.
Die Lichtausbeute ist ein Maß für die Effizienz von Lichtquellen und gibt an, wie viel Energie in Form von elektrischem Strom benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Lichtstrom zu erzeugen. Sie wird in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben. Ein höherer Wert bedeutet, dass die Lichtquelle effizienter arbeitet und mehr Licht pro verbrauchtem Watt erzeugt.
Einige typische Beispiele für die Lichtausbeute verschiedener Leuchtmittel:
Konventionelle Glühlampen wandeln nur etwa fünf Prozent der elektrischen Energie in Licht um, der Großteil wird als Wärme abgegeben. Aus diesem Grund wurden sie weitgehend vom Markt genommen. Halogenlampen bieten eine etwas bessere Effizienz, aber moderne Lichtquellen wie insbesondere LED erreichen eine deutlich höhere Lichtausbeute.
Bei LED-Lichtquellen, insbesondere als LED-Retrofitlampen und LED-Module, werden häufig Spitzenwerte der Lichtausbeute erreicht. Allerdings ist die tatsächliche Effizienz des gesamten Beleuchtungssystems (bestehend aus Lichtquelle, Leuchte, Optiken und Betriebsgeräten) entscheidend. Die im Labor erzielten hohen Werte unter idealen Bedingungen lassen sich in der Praxis aufgrund elektrischer, optischer und thermischer Verluste oft nicht vollständig realisieren.
Die von Lichtquellen abgestrahlte Lichtfarbe wird durch die Farbtemperatur beschrieben, die in Kelvin (K) gemessen wird. Diese gibt den Farbeindruck des weißen Lichts an, wobei unterschiedliche Farbtemperaturen das Licht als warm, neutral oder kalt erscheinen lassen.
Biologische Wirkungen:
Tageslichtweiße Beleuchtung kommt dem natürlichen Tageslicht am nächsten und unterstützt biologische Prozesse. Standard-LEDs mit 6.500 K erreichen etwa 85 % der biologischen Wirkung von Tageslicht D65. Farbtemperaturen, die deutlich darüber liegen, werden in der Regel als unangenehm und unnatürlich empfunden, wenn sie die alleinige Lichtquelle darstellen.
Es ist wichtig zu beachten, dass Lichtquellen mit der gleichen Lichtfarbe unterschiedliche Farbwiedergabeeigenschaften haben können, was den Farbeindruck von beleuchteten Objekten beeinflusst.
Der Begriff „Lichtquelle“ umfasst alle Arten künstlicher Leuchtmittel, die elektrische Energie in Licht umwandeln. Dazu zählen sowohl klassische Lampen – oft umgangssprachlich als „Birne“ bezeichnet – als auch moderne LED-Technologie, die ohne die traditionelle Lampenform auskommt.
Klassische Lampen:
Klassische Lichtquellen, wie Temperaturstrahler (z. B. Halogenlampen) und Entladungslampen (z. B. Leuchtstofflampen), erzeugen Licht durch das Erhitzen eines Wolframwendeldrahts oder durch einen Lichtbogen zwischen Elektroden.
LED-Technologie:
LED (Licht emittierende Dioden) stellen eine neuere Art der Lichtquelle dar. Sie sind elektrische Halbleiterbauelemente, die bei Stromdurchfluss Licht abgeben. Diese winzigen LED-Chips können direkt in Leuchten oder Module integriert werden, sodass eine klassische „Lampe“ nicht mehr notwendig ist. Dennoch gibt es auch LED-Retrofits, die als direkter Ersatz für konventionelle Lampen dienen. Sie bieten eine effiziente und langlebige Lösung für den Austausch herkömmlicher Leuchtmittel.
Vielfalt der Lichtquellen:
Lichtquellen gibt es in vielen unterschiedlichen Ausführungen, sie unterscheiden sich in:
Der Lichtstrom beschreibt die gesamte Lichtmenge, die eine Lichtquelle in alle Richtungen abgibt, und wird in der Einheit Lumen (lm) gemessen. Er gibt Aufschluss über die Lichtleistung einer Lichtquelle und wird mithilfe spezieller Messgeräte oder Berechnungen ermittelt. Der Lichtstrom gilt als Maßstab für die Gesamthelligkeit, die das menschliche Auge gemäß der V(λ)-Empfindlichkeitskurve wahrnimmt. Die V-Lambda-Kurve, wie sie in DIN 5031-1 definiert ist, beschreibt diese spektrale Helligkeitsempfindlichkeit des menschlichen Auges.
Im Zuge der Verbreitung effizienter LED-Technologie hat die Angabe des Lichtstroms in Lumen die Wattzahl als Indikator für die Helligkeit weitgehend abgelöst. Während früher die Wattzahl einer Glühlampe als Anhaltspunkt für ihre Helligkeit diente, ist heute die Lumenangabe entscheidend. Beispielsweise haben LED-Fadenlampen typischerweise einen Lichtstrom zwischen 230 und 806 Lumen, während einseitig gesockelte Halogenlampen bis zu 41.000 Lumen erreichen können.
Für die Lichtplanung ist der Leuchtenlichtstrom entscheidend. Dieser berücksichtigt die durch das Design der Leuchte bedingten Verluste und gibt den effektiven Lichtstrom an, der tatsächlich aus der Leuchte in den Raum abgegeben wird. Im Gegensatz dazu beschreibt der Lampenlichtstrom den Lichtstrom der Lichtquelle selbst, ohne Berücksichtigung von Verlusten durch das Leuchtendesign.
Licht hat vielfältige Wirkungen auf den Menschen und beeinflusst uns auf visuelle, emotionale und biologische Weise. Fachleute unterscheiden dabei drei Hauptbereiche der Lichtwirkung:
Lichttechniker bezeichnen ihr Fach häufig als die „Wissenschaft von Lux und Lumen“, da beide Begriffe grundlegende Maßeinheiten in der Lichttechnik darstellen.
Die ANSI-Norm (American National Standards Institute) definiert Farbabweichungen von Lichtquellen mithilfe von MacAdam-Ellipsen, auch bekannt als Standard Deviation of Colour Matching (SDCM). Diese Ellipsen stellen Bereiche im CIE-Farbdiagramm dar und beschreiben gerade noch wahrnehmbare Unterschiede in der Lichtfarbe.
MacAdam-Ellipsen geben Auskunft darüber, wie stark sich die Lichtfarbe einzelner LED-Module voneinander unterscheiden. Ein kleinerer Farbabstand bedeutet, dass die Lichtquellen farblich ähnlicher sind. Lichtquellen, deren Farbabweichung innerhalb einer Drei-Stufen-MacAdam-Ellipse liegt, haben geringere Farbunterschiede und liefern somit eine gleichmäßigere Lichtfarbe im Vergleich zu Lichtquellen mit dem größeren Farbabstand einer 7-Stufen-MacAdam-Ellipse.
Nach der ANSI-Norm sollte die Farbabweichung innerhalb einer Vier-Stufen-Ellipse bleiben, um eine einheitliche und konsistente Lichtfarbe zu garantieren. LEDs, die in diese eng gefassten Farbbereiche (auch „Bins“ genannt) sortiert sind, gewährleisten eine gleichmäßige Lichtfarbe in der Praxis.
Der Maintenance Factor, auf Deutsch Wartungsfaktor, ist ein zentraler Bestandteil bei der Planung und Wartung von Beleuchtungsanlagen. Er stellt sicher, dass die Beleuchtungsstärke während der gesamten Nutzungsdauer der Anlage den Normanforderungen entspricht. Der MF hängt von den Betriebsbedingungen und den eingesetzten Komponenten ab.
Gemäß den harmonisierten europäischen Normen müssen Planer und Betreiber einer Beleuchtungsanlage Wartungsfaktoren vereinbaren, um eine gleichbleibende und normgerechte Beleuchtungsstärke zu gewährleisten. Der Wartungsfaktor wird aus mehreren Komponenten berechnet:
Der Planer einer Beleuchtungsanlage ist verpflichtet, den Wartungsfaktor sowie alle zugrunde liegenden Annahmen zur Berechnung offenzulegen. Außerdem muss ein detaillierter Wartungsplan erstellt werden, der regelmäßige Intervalle für den Lampenwechsel und die Reinigung der Leuchten sowie die entsprechenden Reinigungsmethoden enthält. Ein gut geplanter Wartungsfaktor hilft dabei, die Beleuchtungsqualität langfristig aufrechtzuerhalten.
Der Begriff „melanopische Wirkung des Lichts“ bezieht sich auf nichtvisuelle Effekte, die durch melanopsinhaltige Ganglienzellen im menschlichen Auge vermittelt werden. Diese lichtempfindlichen Zellen wurden im Jahr 2001 entdeckt. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Wahrnehmung von Licht im Zusammenhang mit nichtvisuellen Prozessen, wie dem Einfluss von Licht auf den Schlaf-Wach-Rhythmus, die innere Uhr und andere biologische Funktionen.
Für diese Ganglienzellen wurde ein eigenes Wirkungsspektrum nachgewiesen, das sich vom spektralen Hellempfindlichkeitsgrad unterscheidet. Die melanopische Wirkung von Licht kann daher nicht allein durch die visuelle Wahrnehmung bewertet werden.
Obwohl visuelle und nichtvisuelle Lichtwirkungen beide durch Lichtreize ausgelöst werden, unterscheiden sie sich in ihren biologischen Prozessen. Die Ganglienzellen senden ihre Signale über andere Nervenbahnen, und ihre Effekte auf den Körper sind grundlegend anders als die visuellen Wahrnehmungen.
Dennoch gibt es Wechselwirkungen zwischen den visuellen und nichtvisuellen Lichtwirkungen, da auch die Fotorezeptoren, die für das Sehen verantwortlich sind, zu den nichtvisuellen Effekten beitragen können. Licht beeinflusst somit sowohl die visuelle Wahrnehmung als auch wichtige biologische Prozesse wie den zirkadianen Rhythmus, was die Bedeutung der Lichtgestaltung im Hinblick auf Wohlbefinden und Gesundheit unterstreicht.
Monochromatisches Licht besteht aus Licht einer einzigen Wellenlänge und wird vom menschlichen Auge als eine reine Farbe wahrgenommen. Jede Wellenlänge innerhalb des sichtbaren Spektrums entspricht einer bestimmten Farbe. Zum Beispiel wird Licht mit einer Wellenlänge von etwa 700 Nanometern als Rot und Licht bei etwa 500 Nanometern als Grün wahrgenommen. Da monochromatisches Licht nur eine Wellenlänge enthält, erscheint die Farbe besonders rein und gesättigt, im Gegensatz zu weißem Licht, das aus einem breiten Spektrum verschiedener Wellenlängen besteht.
Früher wurde in den Beleuchtungsnormen der Begriff verwendet, der die mittlere Beleuchtungsstärke in einem Raum auf einen mittleren Alterungszustand der Beleuchtungsanlage bezog. Zur Berechnung des Anfangswertswurde die Nennbeleuchtungsstärke mit einem Planungsfaktor multipliziert, um den höheren Lichtstrom zu berücksichtigen, der zu Beginn der Betriebszeit der Anlage vorhanden ist.
Heutzutage wird der Rückgang der Beleuchtungsstärke aufgrund von Alterung und Verschmutzung von Lichtquellen, Leuchten sowie der Wände und Decken im Raum durch den Wartungsfaktor (Maintenance Factor) berücksichtigt. Die in den DIN EN-Normen angegebenen Werte der Beleuchtungsstärke beziehen sich auf diese Wartungswerte, also auf den Mindestwert der Beleuchtungsstärke, der während der gesamten Nutzungsdauer der Anlage gewährleistet sein muss.
Nach der ANSI-Norm sollte die Farbabweichung innerhalb einer Vier-Stufen-Ellipse bleiben, um eine einheitliche und konsistente Lichtfarbe zu garantieren. LEDs, die in diese eng gefassten Farbbereiche (auch „Bins“ genannt) sortiert sind, gewährleisten eine gleichmäßige Lichtfarbe in der Praxis.
Die Nutzebene bezeichnet die horizontale oder vertikale Fläche, die beleuchtet werden soll. Sie ist der Bezugspunkt, an dem die Beleuchtungsstärke gemessen und bewertet wird.
Je nach Beleuchtungszweck wird in den Normen ein rechnerischer Bezugspunkt festgelegt, der für die Bewertung der Beleuchtungsstärke relevant ist. In Innenräumen liegt dieser Punkt in der Regel 0,75-0,80 Meter über dem Boden, was der typischen Arbeitshöhe von Tischen oder Schreibtischen entspricht. Diese Höhe dient als Standardmaß, um sicherzustellen, dass die Beleuchtung für die üblichen Tätigkeiten in einem Raum ausreichend ist.
OLED (organische Leuchtdioden) sind die ersten flächigen Lichtquellen, die organische Halbleiter zur Erzeugung von Licht nutzen. Sie zeichnen sich durch ihre extreme Dünnheit und Flexibilität aus, was sie platzsparend und energieeffizient macht. OLED-Panels geben gleichmäßiges, weitgehend blendfreies Licht mit hoher Farbwiedergabe ab und lassen sich hinsichtlich Helligkeit und Farbe gut steuern. Dadurch eröffnen sie neue Möglichkeiten sowohl in der Display-Technologie als auch in der Flächenbeleuchtung. Ein weiterer Vorteil ist, dass OLED keine giftigen Stoffe wie Quecksilber enthalten.
Funktionsweise:
Bei OLED fließt Strom durch ultrafeine Schichten organischer Materialien, entweder aus kleinen Molekülen oder langkettigen Polymeren. Der Aufbau ähnelt einem Sandwich, bei dem die aktiven Schichten zwischen zwei großflächigen Elektroden eingebettet sind. Unter Spannung wandern Elektronen und „Löcher“ in die Mitte, wo sie rekombinieren, ähnlich wie bei den klassischen LEDs, und dabei Licht emittieren.
Wie bei LED wird die Farbe des Lichts durch das verwendete Material bestimmt. OLED bieten jedoch die Möglichkeit, die Farbe sowohl auf der gesamten Fläche als auch an einzelnen Punkten zu ändern, was sie ideal für OLED-Bildschirme macht.
Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen:
Obwohl OLED viele Vorteile bieten, liegt die Lichtausbeute mit derzeit noch weit unter dem Niveau herkömmlicher LEDs. Auch die Lebensdauer von OLED beträgt aktuell etwa 10.000 Stunden, was im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln relativ niedrig ist. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass die empfindlichen organischen Schichten sehr anfällig gegenüber Sauerstoff und Wasser sind. Deshalb sind spezielle Schutzmaterialienerforderlich, um die OLED-Technologie langfristig zu stabilisieren und ihre Lebensdauer zu verlängern.
Trotz dieser Herausforderungen bietet OLED vielversprechende Möglichkeiten, insbesondere in der flexiblen Beleuchtung und modernen Displaytechnologie und könnte in Zukunft eine wichtige Rolle in der Branche spielen.
Der Reflexionsgrad gibt an, wie viel Prozent des auf eine Fläche fallenden Lichtstroms von dieser reflektiert wird. Helle Flächen haben einen hohen Reflexionsgrad, während dunkle Flächen weniger Licht zurückwerfen. Entscheidend ist dabei der diffuse Reflexionsanteil, also wie stark das Licht in verschiedene Richtungen gestreut wird, nicht der gerichtete Reflexionsanteil, der für den Glanz der Oberfläche verantwortlich ist.
Beispiele für Reflexionsgrade:
Fazit: Je dunkler ein Raum gestaltet ist, desto mehr Licht wird benötigt, um die gewünschte Beleuchtungsstärke auf der Nutzebene zu erreichen. Dies liegt daran, dass dunkle Oberflächen mehr Licht absorbieren und weniger reflektieren, was zu einem insgesamt geringeren Helligkeitseindruck führt.
Die Farbmischung von Licht mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau wird als RGB-Mischung bezeichnet. Diese Methode eignet sich besonders für dekorative Beleuchtung, bei der dynamische Farbwechsel oder unterschiedliche Farbakzente gewünscht sind.
In vielen Anwendungen wird eine zusätzliche weiße Lichtquelle hinzugefügt, um eine genauere und gleichmäßigere Darstellung von Weiß zu erzielen. Diese Erweiterung wird als RGBW-Farbmischung bezeichnet. Besonders bei LED-Beleuchtung wird dieses Prinzip genutzt, um weißes Licht zu erzeugen, indem die Grundfarben Rot, Grün und Blau in unterschiedlichen Intensitäten gemischt werden.
Farbige LED-Lampen, die für die RGB-Farbmischung geeignet sind, werden entsprechend als RGB-Lampengekennzeichnet. In der Beleuchtungstechnik wird dieses Prinzip oft verwendet, um farbdynamische Effekte und individuell anpassbare Lichtstimmungen zu schaffen.
Die EU-Richtlinie 2011/65/EU, auch bekannt als RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances), legt Beschränkungen für den Einsatz gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten fest. Diese Richtlinie zielt darauf ab, die Verwendung von giftigen Substanzen wie Blei, Kadmium, Quecksilber, sechswertigem Chrom, polyBromierten Biphenylen (PBB) und polyBromierten Diphenylethern (PBDE) zu reduzieren oder zu eliminieren.
Durch diese Einschränkungen fördert die RoHS-Richtlinie die Verwendung von Ersatzstoffen, um den ökologischen Fußabdruck von Elektrogeräten zu verringern und gleichzeitig die Gesundheit von Menschen und die Umwelt zu schützen. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung umweltfreundlicher Produkte und gilt für eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Geräten, einschließlich Beleuchtungssystemen.
Leuchten müssen mechanisch so konstruiert sein, dass sie vor dem Eindringen von Fremdkörpern und Feuchtigkeit geschützt sind. Dafür wird das IP-Kennziffernsystem („Ingress Protection“) verwendet, das den Schutzgrad durch zwei Ziffern beschreibt:
Die Erste Kennziffer (1 bis 6) gibt den Schutz vor dem Eindringen von Fremdkörpern an, wie z. B. Staub oder Berührung, währende die zweite Kennziffer (1 bis 8) den Schutz vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, wie etwa Wasser oder Dampf beschreibt
Je höher die Ziffer, desto besser der Schutz. Die höhere Schutzart schließt automatisch alle niedrigeren Schutzarten mit ein. Sollte eine der beiden Ziffern nicht geprüft oder festgelegt worden sein, wird sie durch ein „X“ ersetzt, was bedeutet, dass dieser Bereich nicht spezifiziert wurde.
Die Schutzklasse einer Leuchte gibt an, welche Maßnahmen ergriffen wurden, um den Schutz gegen elektrische Schläge sicherzustellen. Es gibt drei Schutzklassen:
Schutzklasse I: Hierbei handelt es sich um Leuchten, die an den netzseitigen Schutzleiter angeschlossen werden. Sie bieten Schutz vor elektrischen Schlägen durch den Anschluss an den Schutzleiter (Erdung). Das Symbol für Schutzklasse I ist an der Anschlussstelle angebracht.
Schutzklasse II: Leuchten, die zu dieser Klasse gehören, sind durch zusätzliche oder verstärkte Isolierung geschützt. Diese Leuchten haben keinen Schutzleiteranschluss und bieten Schutz durch doppelte oder verstärkte Isolierung. Sie sind besonders sicher, da der Schutz nicht von der Erdung abhängt.
Schutzklasse III: Leuchten der dieser Schutzklasse werden mit Schutzkleinspannung (SELV – Safety Extra Low Voltage) betriebenalso maximal 60V. Sie sind für sehr niedrige Spannungen ausgelegt und bieten daher Schutz durch den Betrieb mit sicher niedrigen Spannungen.Das Symbol der Schutzklasse III kennzeichnet diese Art von Leuchten.
Jede dieser Schutzklassen stellt sicher, dass der Schutz gegen gefährliche Berührungsspannungen gewährleistet wird, angepasst an die spezifische Bau- und Betriebsart der Leuchte.
Ein Stromkreis mit Schutzkleinspannung, (unter 60V) arbeitet mit einer niedrigen Bemessungsspannung und bietet dadurch einen erhöhten Schutz vor elektrischen Schlägen. Obwohl er aus Stromkreisen mit höherer Spannung gespeist werden kann, ist er sicher von diesen getrennt, sodass keine gefährlichen Spannungen in den Kleinspannungsbereich übertragen werden.
Leuchten, die für den Betrieb mit Schutzkleinspannung vorgesehen sind, gehören zur Schutzklasse III. Diese Leuchten sind speziell darauf ausgelegt, mit niedrigen Spannungen zu arbeiten und bieten so einen besonders hohen Schutz vor elektrischen Gefahren, insbesondere in feuchten oder sensiblen Bereichen.
Die Sehaufgabe wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, wie Hell-/Dunkel- und Farbkontraste, die Größe der Details sowie die Geschwindigkeit und Dauer, mit der diese Kontraste wahrgenommen werden. Je anspruchsvoller die Sehaufgabe ist, desto höher muss das Beleuchtungsniveau sein, um optimale Arbeitsbedingungen zu gewährleisten.
Im Arbeitsumfeld bezieht sich der Bereich der Sehaufgabe auf den Teil des Arbeitsplatzes, in dem die wesentliche visuelle Arbeit verrichtet wird. Es gibt festgelegten Werte für die Beleuchtungsstärke, die genau für diesen Bereich gelten, um die erforderliche Sichtbarkeit und Leistung sicherzustellen. Der angrenzende Umgebungsbereich kann mit einer geringeren Beleuchtungsstärke ausgestattet werden, in der Regel eine Stufe niedriger, da dort weniger anspruchsvolle visuelle Aufgaben anfallen.
Sehkomfort beschreibt das Wohlbefinden, das Menschen durch eine ausgewogene und angenehme Beleuchtung in einem Raum erleben. Er entsteht vor allem durch eine gute Farbwiedergabe und eine harmonische Verteilung der Helligkeit.
Faktoren, die den Sehkomfort stören, sind:
Eine Beleuchtungsanlage, die Sehkomfort bietet, sollte zusätzlich alle anderen wichtigen Gütemerkmale erfüllen, insbesondere Blendung vermeiden und ein angenehmes, ausgeglichenes Licht liefern.
Der Sockel ist der Teil eines Leuchtmittels, der in die entsprechende Fassung der Leuchte gesteckt oder gedreht wird. Er sorgt für den mechanischen Halt der Lichtquelle und stellt die elektrische Verbindung zur Stromversorgung her. Leuchtmittel können einseitig oder zweiseitig gesockelt sein, je nach Bauart und Verwendungszweck. Der Sockeltyp beeinflusst die Kompatibilität der Lampe mit der jeweiligen Leuchte und bestimmt die Art des Anschlusses.
Die Wellenlängen der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung, also des Lichts, erstrecken sich von 380 bis 780 Nanometer (nm). Jede Wellenlänge innerhalb dieses Bereichs entspricht einer bestimmten Spektralfarbe. So erscheinen kürzere Wellenlängen (um 380 nm) als Violett, während längere Wellenlängen (bis 780 nm) als Rot wahrgenommen werden. Ein Prisma kann diese Spektralfarben aufspalten und sichtbar machen, wie es zum Beispiel bei einem Regenbogen geschieht, wo Regentropfen wie kleine Prismen wirken und das Sonnenlicht in seine einzelnen Farben zerlegen.
Die tageslichtäquivalente Wirkung bezieht sich auf die nichtvisuellen Effekte von Licht und beschreibt das Licht, das im Freien, aber ohne direkte Sonneneinstrahlung vorherrscht. Dabei geht es vor allem um den sichtbaren Anteil der Strahlung, da UV- und Infrarot-Strahlung in diesem Zusammenhang keine Rolle spielen. Diese sichtbaren Anteile sind entscheidend für die biologische Wirkung von Licht auf den menschlichen Körper, was im Zusammenhang mit Human Centric Lighting eine besondere Bedeutung hat.
Im Gegensatz dazu enthält direkte Sonnenstrahlung auch UV- und IR-Anteile, die zwar für die Gesundheit des Menschen wichtig sind, aber ebenfalls Risiken bergen können. Aus diesem Grund werden UV- und IR-Strahlung in separaten Kontexten behandelt. Natürliches Tageslicht gilt als die optimale Lichtquelle für eine vollständige biologische Lichtwirkung, da es das gesamte Spektrum biologisch wirksamer Anteile enthält.
Zur Bewertung künstlicher Lichtquellen wurde das Tageslichtspektrum D65 als Referenzlicht gewählt. Dies stellt sicher, dass die biologisch wirksamen Strahlungsanteile mit den natürlichen Bedingungen übereinstimmen.
Ein wichtiger Aspekt betrifft moderne Gebäude mit Isolier- und Sonnenschutzverglasung, die möglicherweise den Anteil von blauem Licht im natürlichen Tageslicht reduzieren können. Da der blaue Anteil besonders relevant für die biologischen Effekte von Licht ist, könnte ein Raum mit solchen Fenstern möglicherweise weniger wirksame Blaulichtanteile enthalten als ein Raum mit künstlicher, tageslichtähnlicher Beleuchtung. Diese Fragestellung bleibt bei der Planung von Beleuchtungssystemen von zentraler Bedeutung, um die gewünschte Lichtwirkung zu gewährleisten.
Das Verfahren des Unified Glare Rating (UGR) wurde von der Internationalen Beleuchtungskommission CIE entwickelt, um eine einheitliche Methode zur Bewertung der Blendung in Beleuchtungssystemen zu schaffen. Im Gegensatz zu früheren Methoden, bei denen die Blendung durch die Leuchtdichte einzelner Leuchten beurteilt wurde, berücksichtigt das UGR-Verfahren die gesamte Beleuchtungsanlage aus der Sicht einer definierten Beobachterposition.
Dabei werden nicht nur die Leuchtdichten aller Leuchten in der Anlage berücksichtigt, sondern auch die Helligkeit von Wänden und Decken, um eine umfassendere Bewertung zu ermöglichen. Die Norm DIN EN 12464-1 gibt den UGR-Referenzwert für Standardräume an, wobei der UGR-Wert für eine bestimmte Position im Raum mittels moderner Lichtplanungsprogramme exakt berechnet werden kann.
Je niedriger der UGR-Wert, desto geringer ist die wahrgenommene Blendung.
Im Laufe der Zeit nimmt die Beleuchtungsstärke in einer Beleuchtungsanlage ab, da Leuchten, Lichtquellen und Räume altern und verschmutzen. Um sicherzustellen, dass die Beleuchtung auch langfristig den Anforderungen entspricht, werden Wartungswerte definiert, die in Normen je nach Raumart, Aufgabe oder Tätigkeit empfohlen werden.
Der Wartungswert gibt den Wert der mittleren Beleuchtungsstärke an, den die Beleuchtungsanlage zu keinem Zeitpunkt unterschreiten darf – unabhängig vom Alter oder Zustand der Anlage. Um diesen Wert über die gesamte Nutzungsdauer zu gewährleisten, muss zu Beginn ein höherer Neuwert (Anfangswert) der Beleuchtungsstärke installiert werden.
Bei der Lichtplanung wird dieser Abfall durch den Wartungsfaktor (Maintenance Factor) berücksichtigt:
Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Beleuchtungsstärke während der gesamten Lebensdauer der Anlage den Anforderungen entspricht, auch wenn Leuchten und Lichtquellen an Helligkeit verlieren oder durch Verschmutzung beeinträchtigt werden.
Die EU-Richtlinie zur Entsorgung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten (WEEE – Waste of Electrical and Electronic Equipment) bildet die Grundlage für das Elektro- und Elektronikgerätegesetz. Diese Richtlinie verpflichtet die Hersteller, Altgeräte zu sammeln und diese soweit wie möglich zu wiederverwerten.
In Deutschland wurde die WEEE-Richtlinie durch das „ElektroG“ in nationales Recht umgesetzt. Um die Rücknahme und Verwertung von Lichtquellen effizient zu organisieren, gründete die deutsche Lampenindustrie im März 2006 die „Lightcycle Retourlogistik und Service GmbH“, ein Non-Profit-Unternehmen, das sich auf die Sammlung und Wiederverwertung von Lampen und Leuchtmitteln spezialisiert hat. Diese Initiative unterstützt die Einhaltung der Richtlinie und fördert umweltfreundliche Entsorgung und Recycling von Elektro- und Elektronikgeräten.
Die in Italien angewandte Richtlinie ist der RAEE-Ökobeitrag. In ihrer Anwendung entspricht die italienische Richtlinie exakt der Europäischen WEEE. Der RAEE- Beitrag dient zur Finanzierung der Tätigkeiten der Abholung an Sammelstellen im gesamten Staatsgebiet, des Transports und der Behandlung von Elektro- und Elektronikprodukten, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, und er bringt weder dem Konsortium noch den Herstellern noch den Händlern irgendeinen Gewinn.
Die Farbmischung von Lichtquellen weißer Lichtfarbe, meist Warmweiß und Tageslichtweiß, wird als Weiß-Weiß-Mischung, meist als CCT gekennzeichnet, vor allem für adaptive Beleuchtung eingesetzt.
Warmweiße Lichtfarbe enthält einen höheren Rotanteil, ähnlich dem Morgen- und Abendlicht. Tageslichtweiße Lichtfarbe weist einen höheren Blauanteil auf, ähnlich dem Licht zur Mittagszeit.
Durch die Mischung dieser weißen Lichtquellen können die Lichtverhältnisse des Tagesverlaufs simuliert werden. Dabei bleiben insbesondere die guten Farbwiedergabeeigenschaften der verwendeten Leuchtmittel für alle Lichtstimmungen erhalten.
Zhaga ist eine freiwillige Kooperation internationaler Hersteller aus der Lichtbranche.
Zhaga entwickelt einheitliche Standards für mechanische, thermische und photometrische Schnittstellen von LEDs. Dadurch soll unter anderem der Austausch von LED-Modulen verschiedener Hersteller vereinfacht werden.
