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Lumen vs. Lux: Unterschiede und Relevanz bei der Beleuchtungsplanung

Lumen und Lux – zwei Begriffe, die in der Beleuchtungsplanung immer wieder auftauchen, aber häufig für Verwirrung sorgen. Was genau verbirgt sich hinter diesen Einheiten und wie hängen sie zusammen?

Dieser Artikel erklärt die Grundlagen von Lumen und Lux, ihre Bedeutung für den Leuchtenkauf und die Beleuchtungsplanung an Arbeitsplätzen.

LUMEN VS. LUX: DIE UNTERSCHIEDE KURZ ERKLÄRT

LUMEN VS. LUX: DIE UNTERSCHIEDE KURZ ERKLÄRT

EINHEIT

  • Was wird mit der Einheit ausgedrückt?
  • Wofür wird der Wert verwendet?
  • Wie wird der Wert ermittelt?

LUMEN

  • Menge an Licht, die eine Lichtquelle abgibt
  • Helligkeit und Effizienz einer Leuchte beurteilen und mit anderen vergleichen
  • Angaben des Herstellers

LUX

  • Menge an Licht, die auf eine Fläche trifft
  • Tatsächliche Beleuchtungssituation bzw. Beleuchtungsstärke an einem Ort beurteilen
  • Messung mit einem Luxmeter

WAS SAGT DIE EINHEIT LUMEN AUS?

Lumen (lm) ist die Maßeinheit für den Lichtstrom: die Menge an sichtbarem Licht, die eine Lichtquelle in alle Richtungen abgibt. Je höher die Lumenzahl, desto mehr Licht strahlt eine Leuchte ab oder desto heller ist sie.

Anhand der Einheit Lumen können Sie die Helligkeit verschiedener Leuchtmittel miteinander vergleichen: Zum Beispiel gibt eine LED-Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 8 Watt etwa 800 lm ab, ähnlich viel wie eine 60-Watt-Glühlampe. Dieser Vergleich zeigt, wie energieeffizient die moderner LED-Technologie ist.

Den Lumenwert einer Lampe oder Leuchte finden Sie in der Regel auf der Verpackung oder in den technischen Daten. Seit 2013 ist diese Angabe in der EU gesetzlich vorgeschrieben.

WAS SAGT DIE EINHEIT LUX AUS?

Lux (lx) ist die Maßeinheit für die Beleuchtungsstärke: die Menge an Licht oder den Lichtstrom, der auf eine bestimmte Fläche trifft. In Lux wird also angegeben, wie hell eine Fläche beleuchtet wird. Je höher der Wert, desto heller erscheint die Oberfläche.

Die Beleuchtungsstärke hängt nicht nur von der Lichtleistung (Lumen) der Lichtquelle ab, sondern auch von der Entfernung zur beleuchteten Fläche und dem Winkel, in dem das Licht auftrifft. So nimmt die Beleuchtungsstärke mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle ab, selbst wenn der Lichtstrom (Lumen) gleich bleibt. Verdoppelt sich die Entfernung zwischen Lichtquelle und beleuchteter Fläche, verringert sich die Beleuchtungsstärke auf ein Viertel des ursprünglichen Wertes.

Die Beleuchtungsstärke wird in der Praxis mit einem Luxmeter gemessen. Dabei wird der Lichtsensor des Messgeräts an der zu prüfenden Fläche platziert, etwa auf der Arbeitsfläche oder dem Boden. Das Luxmeter erfasst das einfallende Licht und zeigt die Beleuchtungsstärke in Lux an.

LUMEN VS. LUX: RELEVANZ FÜR DIE BELEUCHTUNGSPLANUNG

Lumen und Lux werden oft verwechselt oder falsch interpretiert. Dabei haben sie verschiedene Aussagen und Anwendungsbereiche. Hier die Unterschiede nochmals herausgestellt:

Lumen gibt die Gesamtmenge des Lichtstroms an, den eine Lichtquelle abstrahlt. Es ist sozusagen das Potenzial oder die Nennleistung einer Lampe oder Leuchte. Zwei Leuchten mit gleichem Lumenwert können eine Fläche dennoch unterschiedlich hell beleuchten, je nach Bauart und Position.

Bei dem Kauf von Leuchten ist die Einheit Lumen eine wichtige Größe. Sie hilft dabei, die richtige Art und Anzahl von Leuchten zu bestimmen, um eine ausreichende Grundbeleuchtung zu gewährleisten.

Allerdings reicht die Angabe der Lumen allein nicht aus, um die Beleuchtungsqualität an einem konkreten Arbeitsplatz zu beurteilen. Hier kommt die Einheit Lux ins Spiel.

Lux hingegen beschreibt, wie viel von diesem Licht tatsächlich auf einer Fläche ankommt: die Dosis an Licht, die der dort arbeitenden Person für Ihre Aufgabe zur Verfügung steht. Dabei gilt: Je weiter die Fläche von der Lichtquelle entfernt ist und je flacher das Licht einfällt, desto geringer ist die Beleuchtungsstärke in Lux.

Eine Analogie verdeutlicht den Unterschied: Ein Fahrzeug hat eine technische Höchstgeschwindigkeit, die in den technischen Daten angegeben ist (entspricht dem Lichtstrom in Lumen). Wie schnell das Fahrzeug jedoch tatsächlich in einer Situation fährt, hängt unter anderem von Steigung, Art der Straße und Gesamtgewicht ab (entspricht der Beleuchtungsstärke in Lux). Die technische Höchstgeschwindigkeit kann praktisch nur unter Idealbedingungen erreicht werden.

Für die Arbeitsplatzbeleuchtung ist daher die Beleuchtungsstärke in Lux der entscheidende Wert. Um zu bewerten, ob an einem Arbeitsplatz ausreichend Licht vorhanden ist, muss die tatsächliche Beleuchtungsstärke auf den betreffenden Flächen in Lux gemessen werden.

MINDESTANFORDERUNGEN AN DIE BELEUCHTUNGSSTÄRKE IN VERSCHIEDENEN ARBEITSBEREICHEN

In Normen und Richtlinien sind Mindestwerte für die Beleuchtungsstärke an Arbeitsplätzen in der Einheit Lux festgelegt. In den Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.4 sind beispielhaft folgende genannt:

ARBEITSBEREICH

  • Verkehrswege, Lager- und Vorratsflächen
  • Lager- und Vorratsflächen mit dauernder Tätigkeit
  • Arbeitsräume mit einfachen Sehaufgaben
  • Arbeitsräume mit mittelschweren Sehaufgaben
  • Arbeitsräume mit anspruchsvollen Sehaufgaben
  • Arbeitsräume mit sehr anspruchsvollen Sehaufgaben

BELEUCHTUNGSSTÄRKE (LX)

  • 100
  • 200
  • 300
  • 500
  • 750
  • 1000

BEISPIELE

  • Flure, Gänge, Treppenhäuser, Lager ohne dauernde Tätigkeit
  • Lagerräume, Archive, Kühlräume
  • Schaltschränke, Kantinen, Sanitärräume, Pausenräume
  • Büroarbeitsplätze, Meetingräume, Werkhallen für grobe Montagearbeiten
  • Qualitätskontrolle, Feinmechanik, technisches Zeichnen
  • Elektronik-Arbeitsplätze, Farbprüfung, Gravur

UMRECHNUNG VON LUMEN IN LUX / VON LUX IN LUMEN

Lux und Lumen können nicht direkt ineinander umgerechnet werden können. Dennoch lässt sich mit einer Formel ein Zusammenhang zwischen beiden Einheiten herstellen.

Die Beleuchtungsstärke in Lux ergibt sich aus dem Verhältnis von Lichtstrom in Lumen zur beleuchteten Fläche in Quadratmetern:

Beleuchtungsstärke (lx) = Lichtstrom (lm) / Fläche (m²)

Wenn Sie beispielsweise wissen möchten, welche Beleuchtungsstärke eine Leuchte mit 1000 lm auf einer Fläche von 5 m² erzeugt, setzen Sie die Werte in die Formel ein:

Beleuchtungsstärke (lx) = 1000 lm / 5 m² = 200 lx

Um umgekehrt von Lux auf Lumen zu schließen, müssen Sie die Formel nach dem Lichtstrom auflösen:

Lichtstrom (lm) = Beleuchtungsstärke (lx) × Fläche (m²)

Ein Beispiel: Sie möchten eine Arbeitsfläche von 3 m² mit einer Beleuchtungsstärke von 500 lx ausleuchten. Wie viel Lumen muss die Leuchte mindestens haben?

Lichtstrom (lm) = 500 lx × 3 m² = 1500 lm

Allerdings sind diese errechneten Werte als Näherungen zu verstehen. Die Formel geht von einer gleichmäßigen Ausleuchtung der Fläche aus und berücksichtigt nicht die gesamte Situation.

In der Realität ist die Beleuchtungsstärke ungleichmäßig verteilt, da sie von der Entfernung zur Lichtquelle, dem Abstrahlwinkel und der Lichtstreuung der Leuchte sowie von weiteren Objekten im Raum (die reflektieren oder Schatten werfen) abhängt.

Für eine präzise Lichtplanung empfiehlt es sich, professionelle Beleuchtungsberechnungen durchzuführen oder Lichtplanungssoftware zu nutzen. Hier können die genaue Position und Ausrichtung der Leuchten sowie die Eigenschaften des Raumes und der Oberflächen berücksichtigt werden, um eine normgerechte und effiziente Beleuchtung zu erreichen.

WEITERE EINHEITEN FÜR DIE BELEUCHTUNGSPLANUNG

Watt

Watt (W) ist die Maßeinheit für die elektrische Leistung, die eine Lichtquelle aufnimmt. Sie gibt an, wie viel Energie die Leuchte verbraucht, nicht jedoch, wie viel Licht sie abgibt.

Früher konnte man von der Wattzahl auf die Helligkeit einer Glühbirne schließen - eine 75-W-Glühbirne war heller als eine 60-W-Glühbirne. Mit der Einführung energieeffizienter Leuchtmittel wie LED oder Energiesparlampen gilt dieser Zusammenhang nicht mehr. 

Für die Beleuchtungsplanung ist daher die Lichtausbeute in Lumen pro Watt (lm/W) interessant, die angibt, wie effizient eine Lichtquelle ist.

Candela

Candela (cd) wiederum ist die Maßeinheit für die Lichtstärke oder Lichtleistung: die Intensität des Lichts in eine bestimmte Richtung. Sie wird vor allem bei der Berechnung der Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit von der Entfernung verwendet.

Die Formel für das sogenannte photometrischen Entfernungsgesetz lautet: Beleuchtungsstärke (lx) = Lichtstärke (cd) / Entfernung (m)²

Dieses besagt, dass die Beleuchtungsstärke mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Wenn eine Leuchte mit 1000 cd eine Fläche in 1 m Entfernung beleuchtet, beträgt die Beleuchtungsstärke 1000 lx. In 2 m Entfernung sind es nur noch 250 lx, in 3 m Entfernung nur noch rund 111 lx.

Auch diese Formel ist nur eine Näherung: Sie geht von einer punktförmigen Lichtquelle und einer senkrecht zur Lichtausbreitung stehenden Fläche aus.

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte (L) beschreibt die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit einer Fläche, die als Lichtquelle oder durch Transmission bzw. Über Reflexion Licht abgibt. Die Leuchtdichte ist hierbei als Verhältnis von Lichtstärke (I) zu der senkrecht zur Beobachtungsrichtung projizierten Fläche (Ap) definiert. Die photometrische Einheit ist Candela pro Quadratmeter (cd/m2).

Leuchtdichte würde ich noch aufführen. Warum? Es ist die einzige lichttechnische Größe, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann.

WEITERE EINHEITEN FÜR DIE BELEUCHTUNGSPLANUNG
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