Messvoraussetzungen

Bei der Messung der Beleuchtung ist zu beachten, dass folgende Bedingungen die Ergebnisse beeinflussen:

• Bewertungsraster der lichttechnischen Größen für Planung und Messung

• Anordnung der Leuchten und Lage des Bewertungsrasters für Planung und Messung

• Lichtstrom der Lampen: bei Gasentladungslampen unter Berücksichtigung der eingesetzten Vorschaltgeräte, bei Niedervolt-Halogenglühlampen unter Berücksichtigung der eingesetzten Transformatoren

• Umgebungstemperatur: bei Leuchten mit Lampen, deren Lichtstrom von der Temperatur abhängt

• weitere Bedingungen, wie z. B. Möblierung, Reflexionsgrad.

Daher sind einheitliche Mess- und Bewertungsvorschriften notwendig. Das anzuwendende Messraster,  also die Anordnung der Messpunkte im gegebenen Raum, ist für die Beleuchtung von Arbeitsstättenn (in der Norm EN 12464-1), für die Sportstättenbeleuchtung (EN 12193 Licht und Beleuchtung –  Sportstättenbeleuchtung) und für die Operationsfeldbeleuchtung (EN 60601-2-41 Besondere Festlegungen für die Sicherheit von Operationsleuchten und Untersuchungsleuchten) auf europäischer Ebene festgelegt. In Deutschland existiert jedoch zusätzlich eine spezielle Norm DIN 5035-6 Beleuchtung mit künstlichem Licht, Teil 6: Messung und Bewertung, in der auch die Wahl der einzusetzenden Messgeräte und weitere Rahmenbedingungen der Messung und Protokollierung definiert sind.

Für die Messung der künstlichen Beleuchtung sollten u. a. folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

• Fremdlicht durch Tageslicht oder andere Lichtquellen muss vermieden werden.

• Bei Neuanlagen saubere, gegebenenfalls gereinigte Leuchten und neue, bei Verwendung von Leuchtstofflampen jedoch 100 Stunden gealterte Lampen verwenden.

• Ein stationärer Betriebszustand der Beleuchtungsanlage muss gewährleistet sein, bei Entladungslampen muss die Anlage mindestens 30 Minuten vor der Messung eingeschaltet werden.

Das Ausschalten von Tageslicht ist in manchen Fällen nicht ohne weitere Probleme möglich. Für orientierende Messungen können auch Differenzmessungen durchgeführt werden. Dabei wird im 1. Schritt die Summe von Tageslicht und künstlicher Beleuchtung und im 2. Schritt nach Ausschalten der künstlichen Beleuchtung nur der Tageslichtanteil gemessen und von dem ersten Wert abgezogen. Man muss sich jedoch darüber klar sein, dass sich der Tageslichtanteil schnell und merklich ändern und das Messergebnis wesentlich beeinflussen kann.

Weiterhin sind vor der Messung Angaben zum Raum und zur Beleuchtungsanlage zu protokollieren:

• Geometrische Maße des Raumes

• Einrichtung und Ausstattung (z. B. Möbel, Reflexionsgrade) des Raumes

• Art der Nutzung des Raumes

• Anordnung der Arbeitsplätze

• Wartungszustand (z. B. Verschmutzungsgrad) des Raumes und der Beleuchtungsanlage

• Leuchtenanordnung

• Leuchten- und Lampentyp

• Hersteller der Leuchten

• Besondere Eigenschaft der Leuchten, z. B. Art des Vorschaltgerätes

• Regelungszustand der Leuchten (die Messung wird im Allgemeinen bei 100 % Lichtstrom durchgeführt)

• Netzspannung und Umgebungstemperatur

• Zustand ggf. vorhandener Klima- bzw. Lüftungsanlagen

• Lage der Messpunkte

• Zeitpunkt der Messung

• Alter der Beleuchtungsanlage.

Die Messung der Beleuchtung sollte mit Beleuchtungsstärke- bzw. Leuchtdichtemessgeräten mindestens der Klasse B gemäß Tabelle durchgeführt werden. Es wird empfohlen, die Messgeräte mindestens alle zwei Jahre zu kalibrieren.

Angaben über Messgeräte sind in der CIE-Publikation 69/1987 „Methods of characterizing illuminance meters and luminance meters; performance, characteristics and specification“ enthalten. Diese sind auch in die deutsche Norm DIN 5032-7:1985-12 „Lichtmessung; Klasseneinteilung von Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemeßgeräten” übernommen worden.

Zur Beurteilung der Einhaltung der normativ geforderten Gütemerkmale der Beleuchtung am Arbeitsplatz reicht im Allgemeinen eine orientierende Messung mit einem Photometer der Klasse C, gemäß der o. g. Norm. Diese sind erheblich preiswerter als die technisch sehr aufwendigen Präzisionsmessgeräte der Klassen A und B.

Dennoch genügen auch diese Messgeräte hohen Anforderungen:

• der Gesamtmessfehler darf 20%, bezogen auf den angezeigten Messwert, im gesamten messbereich nicht überschreiten,

• die Messwerte der Beleuchtungsstärke (oder Leuchtdichte) ergeben sich aus der aufgenommenen radiometrischen Strahlungsstärke (oder radiometrischen Strahlungsdichte) und ihrer Gewichtung mit der spektralen Empfindlichkeit des Auges für das photopische Sehen (Tagsehen), gemäß der V(λ)-Kurve (siehe Abbildung),

• der Fehler der V(λ)-Anpassung darf für keine Wellenlänge der auftreffenden Strahlung größer als 10 % betragen.

Damit ist insbesondere gewährleistet, dass der maximal auftretende Messfehler auf Grund der spektralen Zusammensetzung des Lichtes immer klein ist, im Vergleich zum zulässigen Gesamtfehler. Das Messergebnis ist damit unabhängig von der Lichtquelle (wie z. B. Tageslicht, Glühlampenlicht, Leuchtstofflampenlicht, LED-Licht etc.).

Einfache „Messgeräte”, wie z. B. der Lichtsensor eines Smartphones, genügen dieser Anforderung in der Regel nicht. Eine falsche Gewichtung der sichtbaren - und teilweise auch der nicht sichtbaren - Strahlungsanteile haben falsche Anzeigewerte der Beleuchtungsstärke zur Folge Folge, so dass die Höhe des ermittelten Wertes oft nicht mit dem Helligkeitsempfinden korrespondiert.

Messraster

Zur Messung der Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte auf der jeweils relevanten Bewertungsfläche wird diese in rechteckige, gleich große, möglichst quadratische Messfelder nach Bild eingeteilt, deren Maße sich nach der Größe der gesamten Bewertungsfläche, der Lichtpunkthöhe, der Lichtverteilung der Leuchten und deren Anordnung sowie der angestrebten Genauigkeit der Auswertung richten. Das Seitenverhältnis eines Messfeldes darf 2:1 nicht überschreiten. Die Messung erfolgt im Mittelpunkt der Messfelder (Rasterpunkte in Bild). Das Rastermaß der Messfelder darf dabei nicht mit dem Rastermaß der Leuchtenanordnung in Längs- und Querrichtung übereinstimmen. In diesem Falle ist die Anzahl der Messfelder zu vergrößern.

Der Abstand P der Berechnungspunkte bzw. die Anzahl der Berechnungspunkte M ist von der Länge D (in m) der längsten Seite der Bewertungsfläche abhängig und kann für den Fall, dass das Seitenverhältnis des Bewertungsfeldes D/B (siehe Bild) kleiner als 2 : 1 ist, nach folgender Formel berechnet werden:

Für den Fall D/B größer als 2 : 1 steht in der Formel anstelle D die Länge der kürzeren Seite des Bewertungsfeldes B. Die Formel ist in Bild graphisch dargestellt (sie ist auch in EN 12193 „Licht und Beleuchtung – Sportstättenbeleuchtung“ enthalten).

Die entsprechende Mindestanzahl M der Messpunkte in Richtung der längeren Seite der Bewertungsfläche ist durch die nächst größere ungerade ganze Zahl des Verhältnisses M = D/P gegeben.

Die Mindestanzahl N der Messpunkte in Richtung der kürzeren Seite der Bewertungsfläche ergibt sich aus der nächst größeren ganzen Zahl N = M · B/D, wobei B die Länge der kürzeren Seite der Bewertungsfläche ist.

In EN 12193 sind besondere Messraster für Sportstätten angegeben, z.B. für eine Laufbahn. Ebenso sind für verschiedene Sportarten Referenzflächen und Anzahl der Rasterpunkte in beide Richtungen der Referenzfläche angegeben.

Beispiel: Messfeld 20 m x 30 m. Aus Bild ergibt sich für D = 30 m ein Punktabstand P= 2,16 und M ≥ D/P = 14. Die nächste ungerade Zahl ist 15. N berechnet sich zu N ≥ M · B/D = 15 · 20 m / 30 m = 10. Die nächste ungerade Zahl ist 11. Die Abstände der Messpunkte ist D/M = 30/15 = 2 m in Richtung der längeren Seite des Bewertungsfeldes und B/N = 20/11= 1,8 m in der anderen Richtung.

Messebenen

Grundsätzlich erfolgt die Messung in der Ebene, in der sich die Sehaufgabe befindet. Diese Ebene kann horizontal, vertikal oder geneigt sein. Die Messebene für die horizontale Beleuchtungsstärke befindet sich z. B.

• in Büros in 0,75 m über dem Boden

• in Sportstätten nach EN 12193 auf der Referenzfläche, die in dieser Norm festgelegt ist

• auf Rettungswegen in 0,2 m über dem Boden.

• auf Verkehrswegen, Treppen und in Parkbauten bis 0,2 m über dem Boden.

Für die Bewertung der Schattigkeit ist die zylindrische und horizontale Beleuchtungsstärke in 1,2 m Höhe über dem Fußboden zu messen. Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke in Parkbauten ist 1,5 m über dem Boden zu messen.