Benning Luxmeter Typ B, Luxmeter Typ C User guide [ml]
EIN/AUS
ON/OFF
Luxmeter
Typ C
D
Handbuch zur Beleuchtungsstärke
The illuminance handbook
Luxmeter Typ B/ Typ C
BENNING
D
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung 3
2. Normen zu Beleuchtungsstärkemessgeräten (lux) 5
2.1 DIN-Normen zu Beleuchtungsstärkemessgeräten (lux) 6
3. Allgemeines zur Beleuchtungsstärke 6
3.1 Der Ursprung des Lichts 6
3.2 Radiometrische und fotometrische Werte 6
3.3 Grundlegende fotometrische Definitionen 7
3.4 Tabelle zur Umrechnung der fotometrischen Einheiten 7
3.5 FAQs: Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte 8
3.6 Was ist die CIE- oder V(λ)-Kurve? 10
3.7 Was ist die Kosinuskorrektur? 10
4. Messungen zur Beleuchtungsstärke 12
4.1 Wann und warum die Beleuchtungsstärke zu messen ist 12
4.2 Einige nützliche Tipps für einwandfreie Messungen 12
4.3 Wie misst man die durchschnittliche Beleuchtungsstärke? 13
4.4 Kalibrierung der Beleuchtungsmessgeräte 12
5. Beleuchtungsnormwerte 12
6. Technische Daten der Beleuchtungssonden 13
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1. Einführung
Zweck dieses Handbuches ist es, dem Leser die Herausforderungen, die bei
Messungen der Beleuchtungsstärke entstehen, näher zu bringen.
Im ersten Teil des Buches werden die Normen und Vorschriften für diesen
Fachbereich beschrieben.
Der zweite Teil schildert vereinfacht die Grundlagen der Lichtmessung.
Außerdem enthält er die wichtigsten Definitionen und Terminologie, zum Teil mit
anschaulichen Abbildungen, um das Thema verständlicher zu machen.
Im dritten und letzten Teil werden die Messmethoden erörtert und Tipps für
schnelle und einwandfreie Messungen gegeben.
Am Ende des Handbuches finden Sie zwei Tabellen der gebräuchlichsten
Beleuchtungsgrenzwerte und die technischen Daten der Beleuchtungssonden
Luxmeter Typ B und Typ C.
Die beiden Beleuchtungssonden BENNING Luxmeter Typ B und Typ C sindBENNING Luxmeter Typ B und Typ C sindLuxmeter Typ B und Typ C sind
zur Messung in Verbindung mit dem Installationsprüfgerät BENNING IT 120
ausgelegt. Siehe auch Bedienungsanleitung BENNING IT 120!
Zu betonen ist, dass alle Sonden und Testgeräte von BENNING dazu konzipiert
sind, schnelle und einwandfreie Lichtmessungen auszuführen.
Alle Sonden von BENNING sind genauestens V (λ) angepasst sowie kosinuskorrigiert und stimmen vollständig mit den Vorschriften zur Genauigkeit
der DIN 5032/7 Klasse C (Luxmeter Typ C) sowie Klasse B (Luxmeter Typ B)
überein. Mit den Geräten kann man sowohl Punktlichtmessungen als auch
Flächenlichtmessungen durchführen und die Daten aufzeichnen. Alle wichtigen
Daten können gespeichert, wiederaufgerufen oder mit zuvor eingestellten
Grenzwerten verglichen werden. Leistungsstarke PC Software Pakete ermöglichen eine weiterführende Auswertung der Testdaten und ihre Dokumentation.
Unsere Adresse:
Benning Elektrotechnik & Elektronik GmbH & Co. KG
Münsterstraße 135 - 137
D - 46397 Bocholt
Telefon ++49 (0) 2871 - 93 - 0 • Fax ++49 (0) 2871 - 93 - 429
www.benning.de • eMail: duspol@benning.de
(Die Autoren sind über jeden Kommentar oder Vorschlag dankbar, der dabei
hilft, das Handbuch und die Produkte von BENNING zu ergänzen).
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2. Normen zu Beleuchtungsstärkemessgeräten (lux)
Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE, abgekürzt nach dem französischen Titel) ist eine Organisation, die sich mit der internationalen Kooperation
und dem Austausch von Informationen zwischen den Mitgliedsländern, was
die Wissenschaft und Kunst der Beleuchtung betrifft, beschäftigt. Nach
einem Übereinkommen zwischen ISO (Internationale Organisation für
Standardisierung) und CIE werden die Normen von ISO mit dem Aufdruck
beider Logos veröffentlicht. Normen, die von CIE erstellt werden, sind präzise
Datendokumentationen, die die Aspekte von Licht und Beleuchtung definieren,
da eine internationale Übereinstimmung eine einheitliche Definition erfordert.
Die CIE Normen sind deshalb eine Hauptquelle für international anerkannte und
vereinbarte Daten, die unverändert für universelle Standardsysteme verwendet
werden können.
CIE 69 Methoden zur Charakterisierung von Beleuchtungsstärkemess-
Die Eigenschaften der Fotometer und Fotometerköpfe zur Messung der
Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte sind definiert. Kalibrierungsmethoden
und Fehlerquellen werden beschrieben.
BS 667 In dieser Norm sind die Anforderungen für Messgeräte (Typ F) zur
DIN 5032 /7 Lichttechnische Bewertung für Messgeräte zur Beleuchtungsstärke
Nach der deutschen Norm DIN 5032 gibt es vier Klassen von Beleuchtungsstärkemessgeräten: L, A, B und C. Die Anforderungen für Typ F (Messgeräte)
zur Messung des Lichtvektors der Beleuchtungsstärke sind in den Klassen A,
B und C aufgeführt.
Tabelle 1 zeigt die maximalen, erlaubten Fehler über dem Messbereich:
Parameter
Stimmt mit der V(λ)
Funktion überein
Ultraviolettempfindlichkeit 2% 4%
Infrarotempfindlichkeit 2% 4%
Kosinuskorrektur 3% 6%
Nicht-Linearität 2% 5%
Ermüdung 1% 2%
Temperaturwechsel 1% / Grad K 2% / Grad K
Moduliertes Licht 0,5% 1%
Tabelle 1: Genauigkeit von Beleuchtungsstärkemessgeräten
Alle Beleuchtungsstärkemessgeräte und -sonden von BENNING stimmen mit
den Anforderungen der Klasse C oder B überein.
geräten und Leuchtdichtemessgeräten
Messung des Lichtvektors der Beleuchtungsstärke beschrieben.
Die wesentlichen Definitionen und Anforderungen bezüglich der
Leistung der Messung und Konstruktion der Messgeräte sind
ebenso aufgeführt.
und Helligkeit
DIN 5032 – 7
Klasse B
6% 9%
DIN 5032 – 7
Klasse C
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2.1 DIN-Normen zu Beleuchtungsstärkemessgeräten (lux)
Es gibt mehrere DIN (Deutsche Industrienorm) mit genauen Beschreibungen
(Definitionen, Maßnahmen, Messungen, Fehlwerten etc.) zur Lichtmessung in
verschiedenen privaten und öffentlichen Räumen.
DIN 5035 Beleuchtung mit künstlichem Licht
- allgemeine Maßnahmen, Messungen,
- Terminologie, Definitionen und Rechnungen,
- Beleuchtung in Krankenhäusern, Schulen, Arbeitsplätzen, Büros,
- Beleuchtung in Räumen mit Bildschirmen.
DIN 5034 Tageslicht in Innenräumen
- allgemeine Maßnahmen, Messungen,
- Terminologie, Definitionen und Rechnungen,
- Definition der Mindestfenstergröße für Apartments
DIN 5037 Lichttechnische Bewertung von Scheinwerfern
DIN 5044 Verkehrsbeleuchtung mit Straßenbeleuchtung
DIN 33400 Arbeitsplatz: Definition
DIN 67526 Sportstättenbeleuchtung
3. Allgemeines zur Beleuchtungsstärke
3.1 Der Ursprung des Lichts
Licht ist ein Teil der elektromagnetischen Wellen. Das elektromagnetische
Spektrum umfasst einen sehr großen Bereich: von sehr niedrigen Frequenzen
oder Infra-Frequenzen über Radiowellen mit einer Wellenlänge von einem
Meter oder mehr bis hin zu Röntgenstrahlen und Gammastrahlen mit einer
Wellenlänge von weniger als einem Milliardstel eines Meters. Aber der Teil,
der uns interessiert, ist der optische Teil des elektromagnetischen Spektrums
(Abbildung 1). Dieser liegt zwischen den Radiowellen und Röntgenstrahlen oder
genauer gesagt: er grenzt auf der einen Seite am Infrarotlicht, auf der anderen
am ultravioletten Licht.
UV-C UV-B UV-A
Ultraviolettes Licht
Röntgen-
100-380 mm
strahlen
Abbildung 1: Elektromagnetisches Spektrum
3.2 Radiometrische und fotometrische Werte
Es gibt zwei Arten, nach denen man Licht messen kann:
- radiometrisch (auf Energie basierend),
- fotometrisch (nach der Empfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtet).
Die Werte, die sich auf die Empfindlichkeit des menschlichen Auges beziehen
(Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und Lichtstärke), werden mit
fotometrischen Lichteinheiten gemessen, während die anderen (Strahlungsfluss,
Bestrahlungsstärke, Strahldichte und Strahlstärke) mit energetischen Einheiten
gemessen werden.
Das Lumen zum Beispiel ist das fotometrische Äquivalent zu Watt. Möchte man
sichtbares Licht messen, muss man fotometrische Größen verwenden. Möchte
man Lichtenergie messen, muss man radiometrische Größen verwenden.
3.3 Grundlegende fotometrische Definitionen
Lichtstrom P [lm]
Mit dem Lichtstrom misst man den Fluss des sichtbaren Lichts. Die Einheit ist
Lumen. Es gibt zwei verschiedene Arten von Lichtströmen:
- fotopischer Fluss (nach der Empfindlichkeit des Auges bei normalen
Lichteinfluss gewichtet)
- skotopischer Fluss (nach der Empfindlichkeit des menschlichen Auges in
starker Dunkelheit gewichtet)
Lichtstärke I[lm/sr]
Mit der Lichtstärke misst man den Lichtstrom, der pro Raumwinkel ausgestrahlt
wird.
Die Einheit, in dem der Raumbetrachtungswinkel gemessen wird, heißt
Steradiant. Ein Steradiant deckt einen Quadratmeter auf der Oberfläche einer
Kugel mit einem Radius von 1 Meter ab.
Sichtbares Licht
380-770 mm
Infrarotlicht
770 mm - 1 mm
Mikrowellen
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Beleuchtungsstärke E [lm/m2=lux]
Die Beleuchtungsstärke gibt die Dichte eines Lichtflusseinfalls an einem bestimmten Punkt an einer Oberfläche an. Die Maßeinheit der Beleuchtungsstärke ist
Lux. 1 Lux wird von einer Lichtquelle mit der Lichtstärke 1 Candela in einem
Abstand von einem Meter erzeugt.
Leuchtdichte L [lm/m2/sr=cd/m2]
Mit der Leuchtdichte misst man den Lichtfluss, der von einer Oberfläche in
einem spitzen Raumwinkel als Projektion auf einer Oberfläche ausgestrahlt
wird.
3.4 Tabelle zur Umrechnung der fotometrischen Einheiten
Candela [cd], Lumen [lm], Lux [lux]
lm/m2 = lux (lx)
lm/cm2 = phot (ph)
lm/ft2 = foot candle (fc)
lm/sr = cd
Die Einheiten fc und lux werden in diesem Bereich am häufigsten erwähnt.
Die Umrechnung zwischen fc und lux ist nach der folgenden Gleichung vorzunehmen:
1 fc =10,764 lux
3.5 FAQs: Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte
Mit der Leuchtdichte misst man die empfundene Helligkeit einer Lichtquelle, in
die man gerade schaut. Diese Definition erfordert eine kleine Lichtquelle, da
der Energiefluss von dieser als Energie innerhalb eines Raumwinkels definiert
ist, unabhängig von dem Abstand des Betrachters. Ist die Lichtquelle sehr klein,
z.B. eine kleine Halogenglühbirne, erscheint es so, als wäre sie sehr hell, auch
wenn die Intensität nur bei 1 Candela liegt. Ist die Lichtquelle, wie z.B. eine
Kerze, klein, aber nicht direkt ein Punkt, hat man den Eindruck eines kleinen
Lichtbereichs von gemässigter Helligkeit, sogar wenn die Lichtstärke auch 1
Candela beträgt.
Um die Leuchtdichte zu messen, müssen die Sensoren mit speziellen Linsen
ausgerüstet sein, damit der gewünschte Betrachtungswinkel für die Messung
eingestellt werden kann.
Die Beleuchtungsstärke ist der Lichtfluss einer oder mehrerer Lichtquellen, die
einen bestimmten Bereich erreichen. Es wird nur der Flussanteil orthogonal zur
Oberfläche betrachtet. Der Betrachtungswinkel beträgt 180% (eben) und wird
mit der Funktion der Kosinuskorrektur gemessen.
Beispiel:
Der Mond kann als Punktlichtquelle betrachtet werden. Andererseits wird
Mondlicht von der Atmosphäre gebrochen und reflektiert und trägt somit auch
einen großen Teil zur Lichtmenge, die auf die Erdoberfläche trifft, bei. Daraus
resultiert, dass Mondlicht eine Kombination aus einer Punktlichtquelle und einer
2π Steradiant Flächenlichtquelle ist. Wenn Sie den Detektor direkt auf den
Mond richten und den Pfad des Mondes verfolgen, würden Sie die maximale
Beleuchtungsstärke messen. Die Messung der Leuchtdichte muss in einem
spitzen Winkel (< 4º) erfolgen, um die durch die Messeinheiten vorausgesetzten
Bedingungen einzuhalten.
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Beleuchtungsstärke
Leuchtdichte
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Abbildung 2: Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte
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BENNING LUXMETER
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1
0.8
0.6
0.4
0.2
380 420 460 500 540 580 620 660
3.6 Wasistdie CIE-oderV(λ)-Kurve?
Die Fotometrie definiert Licht dadurch, wie es von dem menschlichen Auge
wahrgenommen wird. Die Empfindlichkeit des Auges hängt von der Wellenlänge
bzw. Lichtfarbe ab. Die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges
kann sich bei einem Wechsel der Lichtstärke ändern. Das Auge hat zwei unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten, die nach der Helligkeit, die in das Auge
eintritt, definiert werden:
- fotopische Lichtbedingungen der Empfindlichkeit (hell-addaptiertes Auge):
sind für eine Lichtstärke über 0,1 lux definiert. Unter diesen Bedingungen
hat das Auge eine maximale Empfindlichkeit von 555 nm im grünen Bereich
des sichtbaren Spektrums und reguliert sich auf 1 bei dieser Wellenlänge,
während sie bei infrarotem oder ultraviolettem Licht 0 beträgt.
- skotopische Lichtbedingungen der Empfindlichkeit (dunkeladaptiertes
Auge):
treten bei niedrigen Lichtbedingungen (skotopisch) auf, bei denen die
Lichtstärke zwischen 0,0001 und 0,01 lux liegt. Unter diesen Umständen
erreicht das Auge eine Höchstempfindlichkeit von ungefähr 500 nm.
Skotopisch
Fotopisch
Empfindlichkeit
Wellenlänge, nm
Abbildung 3: V(λ) Kurve für beide Augenempfindlichkeiten
Die Empfindlichkeitskurve wird auch CIE- oder V(λ)-Kurve genannt und ist
in dem Dokument CIE 10527 definiert. Sensoren in Beleuchtungsstärkemessgeräten müssen spezielle Farbfilter verwenden, um die Empfindlichkeit
anzupassen.
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Θ = 8 5
Ο
9 %
Θ = 0
Ο
1 0 0 %
Θ = 3 0
Ο
8 7 %
Θ = 6 0
Ο
5 0 %
100
80
60
40
20
-70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90
3.7 Wasistdie Kosinuskorrektur?
Licht, das in einem Winkel auf einen Gegenstand fällt, wird um so stärker reflektiert, je spitzer der Einfallswinkel wird. Dies führt dazu, dass
Beleuchtungsmessgeräte zu niedrige Werte messen, wenn das Licht schief
einfällt. Um dies zu verhindern kann man eine Fassung zur Kosinuskorrektur
oder einen Kosinusdiffuser im Meterkopf verwenden, der dafür sorgt, dass die
Winkelempfindlichkeit bei der Kosinusfunktion liegt.
Θ = Einfallswinkel
Beobachtete Oberfläche
Relative Empfindlichkeit
Abbildung 4: Kosinuskorrektur
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Einfallswinkel (°)
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