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Über Licht und Beleuchtung

Über Licht und Beleuchtung

Die Lösung von Beleuchtungsaufgaben erfordert eine sorgfältige Planungsarbeit. Notwendige Informationen über die Eigenschaften von Leuchten geben Lichtstärkeverteilungskurven, Ausleuchtungs- und Isoluxdiagramme.


 

Lichtstärkeverteilungskurven

Lichtstärkeverteilungskurven geben an, in welche Richtung und mit welcher Intensität eine Leuchte Licht aussendet. Der Lichtstärkewert in Candela [cd] für eine gegebene Bestückung ergibt sich durch Multiplikation des aus dem Diagramm abgelesenen Werts in cd/klm mit dem Gesamtlichtstrom in Kilolumen [klm] der in der Leuchte eingesetzten Lampen.

Die Lichtstärkewerte sind in senkrechter und die Ausstrahlungswinkel in waagerechter Achse aufgetragen. Bei polarer Darstellung ist im Diagramm angegeben, auf welche Schnitte durch die Leuchte (C-Ebenen) sich die Kurven beziehen.

Halbstreuwinkel = (durchgezogene Linie, C 180 - C 0 β = 28°) und (gestrichelte Linie, C 270 - C 90 β = 92°).
 

  • Lichtstärkeverteilungskurven werden meist in einem Polarkoordinatensystem dargestellt.

  • Bei Scheinwerfern geben wir die Lichtstärkeverteilungen in kartesischen Koordinaten an.


 

Ausleuchtungsdiagramme

Ausleuchtungsdiagramme für Scheinwerfer (Bild links) geben die Abmessungen der von den beiden Halbstreuwinkeln (Bild rechts) begrenzten Fläche und die mittlere Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit von der Entfernung auf dieser Fläche an. Mittels der Parameter „Scheinwerfer – Fläche – waagerechte Achse“ können abgelesen werden:

  • die Höhe (durchgezogene Linie, C 0 - C 180 β = 27°) und die Breite (gestrichelte Linie, C 270 - C 90 β = 76°) der begrenzten Fläche auf der senkrechten Achse rechts
  • die mittlere Beleuchtungsstärke (Parabel) in Lux auf der senkrechten Achse links

Beispiel: In einem Abstand von 12 m begrenzen die Halbstreuwinkel des Scheinwerfers 84 503 eine Fläche von 5 m Höhe und 15 m Breite. Die mittlere Beleuchtungsstärke auf dieser Fläche beträgt 240 lx. Eine gleichmäßige Anstrahlung erhält man, wenn die Abstände der Scheinwerfer untereinander der Breite der durch die Halbstreuwinkel begrenzten Fläche entsprechen. Bei der Anstrahlung einer Fassade vom Boden aus wird nur etwa 1∕3 der angegebenen Beleuchtungsstärke erreicht.
 


 

Isoluxdiagramme

Isoluxdiagramme (Bild 5) geben die Verteilung der Beleuchtungsstärke auf einer sichtbaren Fläche an.Punkte gleicher Beleuchtungsstärke sind dabei durch Kurven (Isoluxlinien) miteinander verbunden. Die Leuchte befindet sich senkrecht zur Zeichenebene in der Lichtpunkthöhe (h) über dem Koordinatenursprung. Je nach Leuchtentyp ist die Lichtpunkthöhe (h) oder die entsprechende Masthöhe (H) angegeben. Der Lichtpunktabstand ergibt sich annähernd aus dem Doppelten der Entfernung, in welcher die zum halben Wert der gewünschten Mindestbeleuchtungsstärke gehörende Isoluxlinie verläuft.Beispiel: Im hier abgebildeten Isoluxdiagramm verläuft die 0,5 lx-Linie seitlich mit 15 m Entfernung vom Koordinatenursprung. Wenn ein Weg beleuchtet werden soll, – Emin ≥ 1 lx –, dann ist ein Lichtpunktabstand von etwa 30 m zu wählen. Bei Leuchten mit rotationssymmetrischer Lichtstärkeverteilung ergeben sich konzentrische Kreise als Isoluxlinien.
 


 
 
 

Beispiele

 

Ermittlung des Scheinwerferabstands zur beleuchteten Fläche anhand einer Lichtverteilungskurve

Die anzustrahlende Fassade hat eine Höhe von 8 m (blaue Linie) und eine Breite von 18 m (rote Linie). Der Hochleistungsscheinwerfer 84503 mit bandförmiger Lichtstärkeverteilung hat Halbstreuwinkel von 27° und 76°. Bei einer Entfernung von 16 m decken die Halbstreuwinkel genau die Maße der Fassade ab.

Die Parabel gibt die mittlere Beleuchtungsstärke in Lux an. Diese Werte können an der linken y-Achse der Lichtverteilungskurve abgelesen werden. Die mittlere Beleuchtungsstärke auf der Bewertungsfläche beträgt somit 150 lx. Veränderungen des Scheinwerferabstands beeinflussen sowohl die mittlere Beleuchtungsstärke als auch die Größe der ausgeleuchteten Fläche. Hierbei ist zu beachten, dass Streulicht über die zuvor ermittelte Fläche hinausstrahlt. Die Fassade würde auch noch bei einer Größe von 10 x 22 m gut ausgeleuchtet sein.
 



 
 
 

Ermittlung des Leuchtenabstands „a“ für eine Wegbeleuchtung von Emin = 1 lx anhand des Isoluxdiagramms

Die Pollerleuchten stehen am Rand des Weges und geben ihr Licht asymmetrisch auf die Bodenfläche ab. Für die Planung werden die 1-lx-Linie und die 0,5-lx-Linie zu Grunde gelegt.
Beleuchtungsstärken von 0,5 lx addieren sich bei 3,5 m auf der gegenüberliegenden Seite des Weges zu 1 lx. Die Leuchten sollten in einem Lichtpunktabstand von höchstens 6,5 m positioniert werden. Die angegebene maximale Beleuchtungsstärke gibt einen Planungshinweis für eine gute Gleichmäßigkeit.
Die mittlere Beleuchtungsstärke ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel aller Beleuchtungsstärken auf einer Fläche, die aus der Anzahl der Messpunkte in der x- und y-Richtung gebildet werden.
 



 
 
 

Ermittlung des Leuchtenabstands „a“ für eine Platzbeleuchtung mit BEGA Lichtbauelement 88157 anhand des Isoluxdiagramms

Bei Leuchten mit rotationssymmetrischer Lichtstärkeverteilung wird im Isoluxdiagramm ein Viertel der Gesamtlichtstärke abgebildet. Die mittlere Beleuchtungsstärke für eine Platzsituation sollte 10 lx betragen. Direkt an der Leuchte werden etwa 20 lx erreicht. Um einen Mittelwert von 10 lx zu erzielen, sollte die Mindestbeleuchtungsstärke zwischen zwei Leuchten etwa 2 bis 3 lx betragen. In der Grafik verdeutlichen die roten Kreise diese Werte. Folglich beträgt der Leuchtenabstand 19 m.
 



 
 
 

Ermittlung des Leuchtenabstands „a“ für eine Platzbeleuchtung mit BEGA Mastaufsatzleuchten 99515 anhand des Isoluxdiagramms

Das gleiche Prinzip gilt für eine asymmetrische Lichtstärkeverteilung. Die Position der Leuchten variiert in diesem Fall. Die Leuchten werden am Rand des Platzes in einfacher Anordnung und auf der Fläche in doppelter Ausführung positioniert.