9 Lichttechnik

9.3.1 Allgemeines

Als Leuchte gelten das Gehäuse um eine Lampe, deren Halterung sowie die lichtlenkenden Teile. Die Aufgaben einer Leuchte sind der Schutz der Lampe vor mechanischen und Witterungseinflüssen, die räumliche Verteilung des Lichtes und der Blendschutz. Zur Licht­lenkung werden Reflektoren, Raster oder transparente Abdeckungen verwendet. Bei kleinen Lichtquellen (vor allem LEDs) kommen meist optische Linsen zum Einsatz.

Reflektoren

Bei den Reflektoren unterscheidet man solche mit matten und solche mit spiegelnden Oberflächen. Der Refle-xionsgrad ist bei beiden Arten etwa gleich. Matte Reflektoren ergeben eine diffuse Lichtverteilung, die weitgehend unabhängig ist von der Reflektorform. Ihre Leuchtdichte (Helligkeit) ist immer niedriger als die der Lampen und proportional zur Beleuchtungsstärke auf ihrer Oberfläche. Bei Spiegelreflektoren hängt die Lichtverteilung in erster Linie von der Reflektorform ab. Eine ausgeprägte Lichtbündelung und Lichtlenkung ist nur mit Spiegelreflektoren möglich. Im Ausstrahlungs­bereich ist ihre Leuchtdichte praktisch gleich hoch wie die Lampenleuchtdichte.

Abdeckungen

Für Abdeckungen werden meist Klarglas (oft auch mit optischer Struktur), Mattglas und Trübglas (Opalglas) verwendet. Klarglas ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad (da hoher Transmissionsgrad). Eine strukturierte Oberfläche (Rillen, Prismen) bewirkt eine gezielte Brechung (Refraktion) des Lichtes und beeinflusst dadurch die Lichtverteilung und die Blendungsbegrenzung. Mattglas streut das Licht nur unvollkommen, sodass die Lichtquelle auch bei grösserem Abstand vom Glas sichtbar bleibt. Der Transmissionsgrad ist etwas höher, wenn die matte Seite gegen die Lichtquelle gerichtet ist. Trübglas verteilt das Licht diffus. Seine Leuchtdichte ist praktisch unabhängig von der Ausstrahlungsrichtung und proportional zum auftreffenden Lichtstrom. Bei gegebenem Lampenlichtstrom ist die Leuchtdichte des Trübglases um so niedriger, je grossflächiger es ist.

Raster

Raster bewirken eine gerichtete Lichtverteilung. Ihre Hauptaufgabe ist die Entblendung. Im Allgemeinen schirmen sie bei Ausstrahlungswinkeln über 60° (vom Lot aus) die Lichtquelle für die normale horizontale Blickrichtung völlig ab und schützen somit gut vor Direktblendung.

Betriebstechnische Auswahlkriterien

Neben den lichttechnischen Merkmalen sind bei der Auswahl von Leuchten auch deren betriebstechnische Eigenschaften zu prüfen:

• Montagefreundlichkeit
• Wärmebeständigkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Formstabilität
• Erschütterungsfestigkeit
• Wartungsfreundlichkeit
• Vandalensicherheit
• Schutzart und Schutzklasse
• Möglichkeit Lampenaustausch bei LED

9.3.2 Lichttechnische Kenngrössen

Lichtstärkeverteilungskurve

Aufgrund ihrer Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) lassen sich Leuchten wie folgt einteilen (Bild 9.10):

• tiefstrahlend (auch engstrahlend), z.B. Spiegelrasterleuchten, Scheinwerfer
• tief-breitstrahlend, z.B. Spiegelrasterleuchten (mit Batwing-LVK), Flutlichtstrahler, Strassenleuchten
• breitstrahlend, z.B. Wannenleuchten mit leuchtenden Seitenteilen
• freistrahlend, z.B. Glaskugelleuchten, unabgeschirmte Leucht­stofflampen
• hochstrahlend, z.B. Indirektleuchten
• direkt-indirektstrahlend, z.B. Pendelleuchten
• schrägstrahlend, auch asymmetrischstrahlend

Bild 9.10 Lichtstärkeverteilungskurven verschiedener Leuchtentypen

Blendungsbewertung

Bei der Bewertung der Direktblendung nach dem sogenannten Söllner-Verfahren (Bild 9.11) interessiert vor allem die Verteilung der mittleren Leuchten-Leuchtdichte. Die mittlere Leuchten-Leuchtdichte in einer bestimmten Richtung lässt sich berechnen, indem die Lichtstärke durch die in gleicher Richtung gesehene leuchtende Fläche dividiert wird. Aus dem vom Hersteller angegebenen Söllner-Diagramm lässt sich die jeweilige «Blendungs­gefahr» einer Leuchte herauslesen. Der Bereich links der Grenzkurven ist jeweils zulässig, derjenige rechts davon unzulässig. Die Grenzkurven werden den Beleuchtungsstärken und den Blendungsgüteklassen zugeordnet. Obschon die aktuellen Normen nicht mehr Bezug nehmen auf das Söllner-Diagramm, ist dieses nach wie vor eine einfache Beurteilungsmethode möglicher Blendungsgefahr.

Bild 9.11 Blendungsbewertung nach Söllner, die Grenzkurven gelten für langgestreckte, parallel zur Blickrichtung angeordnete Leuchten

In den aktuellen Normen wird als Blendungsbewertung der maximal zulässige UGR-Wert (Unified Glare Rating) aufgeführt. Das UGR-Verfahren bewertet – bezogen auf eine bestimmte Beobachterposition im Raum – die verschiedenen Leuchtdichte-Verhältnisse von Leuchten zu Flächen resp. Flächen zu anderen Flächen. Mittels Berechnung oder Messung ergibt sich so ein einheitenloser UGR-Wert, welcher in der Praxis zwischen 16 und 28 liegt. Je kleiner der Wert, umso geringer ist das Risiko, geblendet zu werden.

In der Norm [EN 12464-1] wird der maximal zulässige UGR-Wert für jeweilige Raumnutzungen vorgegeben.

• Verkehrsflächen und Flure UGR 28
• Treppen und Garderoben UGR 25
• Kassentheken, Küchen UGR 22
• Sitzungszimmer, Büros, Bibliotheken, Unterrichtsräume UGR 19
• Flugsicherung, Farbkontrolle UGR 16

Das UGR-Verfahren kann nicht angewendet werden bei Aussenräumen, da keine Deckenfläche vorhanden ist. Das UGR-Verfahren wird zudem zu ungenau (und ist deshalb auch nicht anwendbar), wenn:

• der Indirektanteil des Lichtes (an die Decke gestrahlt) grösser als 65 % ist und/oder
• die Leuchte grösser als etwa 1 m2 ist.

In diesen Fällen ist von einer maximalen Decken- oder Leuchtenleuchtdichte von etwa 360 cd/m2 in grossen Räumen und 770 cd/m2 in kleinen Räumen auszugehen.

Flicker

Flicker ist nicht dasselbe wie Lichtflimmern. Letzteres ist in der Regel vom Aufbau der Lichtquelle abhängig, während Flickern auf die Art oder Qualität der Stromversorgung der Lampe zurückzuführen ist. Flickern ist mit der massenhaften Verbreitung von LEDs ein ernst zu nehmendes Thema geworden, da es eine unnatürliche Belastung des Nervensystems darstellt und sogar Epilepsie auslösen kann. Grundsätzlich können LEDs völlig flickerfrei betrieben werden, die dafür nötige Elektronik ist jedoch etwas teurer als der heute weit-verbreitete Standard. Ab September 2021 müssen LEDs festgelegte Grenzwerte einhalten [EU1].

Leuchtenbetriebswirkungsgrad

Der Leuchtenbetriebswirkungsgrad ηLB ist das Verhältnis zwischen dem Lichtstrom, der bei einer festgesetzten Umgebungstemperatur aus der Leuchte austritt – wobei sich diese in der Gebrauchslage befinden muss –, und der Summe der Nennlichtströme der Lampen. Bewertung des Leuchtenbetriebswirkungsgrades ηLB: