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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BENNING LUXMETER

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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: [e-mail]

(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

D

Abbildung 2: Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte

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1

0.8

0.6

0.4

0.2

380 420 460 500 540 580 620 660

3.6 Wasistdie CIE-oderV(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 Wasistdie 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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4. Messungen zur Beleuchtungsstärke

Praktische Messgeräte haben einen Halbleiter, der das absorbierte Licht in elek­trischen Strom umwandelt. Für einwandfreie Messungen sollten Luxmeter mit
Fotozellen nur verwendet werden, wenn sie kosinus- und farbkorrigiert sind.

4.1 Wann und warum die Beleuchtungsstärke zu messen ist

Die Beleuchtungsstärke sollte immer gemessen werden, bevor man Innen- oder
Außenbeleuchtung anbringen möchte.
Zu hohe oder zu niedrige Beleuchtungsstärke kann die Gesundheit angreifen
oder Sicherheitsrisiken und psychische Probleme hervorrufen.

4.2 Einige nützliche Tipps für einwandfreie Messungen

- Halten Sie den Sensor bei Messungen der Beleuchtung an Arbeitsplätzen
vor das (bis zu 0,2 m) und parallel zum zu messenden Gegenstand (Tisch,
Bedienfeld, Schreibtisch etc).

- Bei Messungen der horizontalen Beleuchtung halten Sie den Sensor vor
den zu messenden Gegenstand, so dass das Sensorenfenster auf die
Decke gerichtet ist. Der Abstand zwischen Boden und Sensor beträgt
bei Messungen in normalen Räumen 0,85 m und bei Messungen von
Verkehrswegen in Innenräumen 0,2.

- Vergewissern Sie sich während der Messung, dass der Lichteinfall auf den
Sensor nicht durch den Bediener oder andere Objekte, die nicht Teil der
Messung sind (Abschirmung oder Reflektion), beeinflusst wird.

- Überprüfen Sie die Nullstellung der Skala bei einer vollständigen Abdeckung
des Sensors.

- Überprüfen Sie den Zustand der Batterie im Gerät.

- Entladungs- oder Leuchtstofflampen sollten vor der Messung für einige Zeit
angeschaltet sein (wenn möglich 15 Minuten), um sich vollständig erwär­men zu können. Falls das Beleuchtungsmittel vollständig geschlossen ist,
kann sich die Zeit, die die Leuchten benötigen, um sich zu stabilisieren,
noch erhöhen.

- Welche Prozedur Sie für die Messung wählen sollten, hängt davon ab, ob
der Raum möbliert ist oder nicht bzw. belegt ist oder nicht. In einigen Fällen
sollte der Schatteneffekt der Körper in Betracht gezogen werden.

- Für die Planung sollte der Wert der Nennbeleuchtungsstärke (siehe
Tabelle 4) mit einem Faktor von mindestens 1,25 multipliziert werden.

- Die durchschnittliche Beleuchtungsstärke darf nicht den 0,8 fachen Wert
des Nennwertes unterschreiten.

- Die Mindestbeleuchtungsstärke darf nie unter dem 0,6 fachen Wert des
Nennwertes liegen.

Weitere Empfehlungen finden Sie in der DIN 5035.

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4.3 Wiemisst mandiedurchschnittlicheBeleuchtungsstärke?

Manchmal ist es notwendig, die durchschnittliche Beleuchtungsstärke in einem
Raum herauszufinden.
Ein Luxmeter zeigt nur die Beleuchtungsstärke zum Zeitpunkt der Messung
und nicht die durchschnittliche Beleuchtungsstärke des Raumes. Um die durch­schnittliche Beleuchtungsstärke in einem Bereich herauszufinden, muss der
Bereich in einige gleich große, möglichst quadratische Gebiete eingeteilt wer­den. Dann wird die Beleuchtungsstärke in der Mitte jedes Quadrates gemessen
und anschließend der Durchschnitt der Ergebnisse ermittelt. Die Mindestanzahl
an gleich großen Gebieten, die nötig ist, um Genauigkeit zu erreichen, kann
durch die Ziffer n bestimmt werden:

L x B

n =
(L + B) x H

L ist die Länge, B die Breite des Innenraumes und H
Leuchtmittel über der Ebene, auf der die Messung vorgenommen wird.
Die Höhe der Arbeitsfläche beträgt im Normalfall 0,85 m für Arbeitstische
bzw. 0,72 m für die Höhe des Bildschirmes, vorausgesetzt, die Höhe der
Hauptarbeitsfläche liegt nicht über der normalen Flurhöhe. Wird die Arbeit
auf Flurhöhe ausgeübt, wird der Boden als Arbeitsfläche für die Messung
genommen.
Die Anzahl der Messstellen hängt von dem Wert n ab.

m

ist die Höhe der

m

n

n < 1 8 4

1 ≤ n < 2 18 9
2 ≤ n < 3 32 16

3 < n 50 25

Tabelle 2: Anzahl an Messstellen

4.4 Kalibrierung der Beleuchtungsmessgeräte

Als allgemeine Regel gilt, dass Messgeräte mit Siliziumdioden alle zwei Jahre
neu kalibriert werden sollten. Unternehmen, die nach den Normen ISO 9000
arbeiten, sollten ihre Messgeräte alle 12 Monate kalibrieren. Um die Genauigkeit
der Sonden zu erhalten, sollten sie regelmäßig neu kalibriert werden.

Mindestanzahl an
Messstellen für eine
Unsicherheit von ±5 %

Mindestanzahl an
Messstellen für eine
Unsicherheit von ±10 %

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5. Beleuchtungsnormwerte

Art der
Sehaufgabe

Orientierung

Einfache
Sehaufgaben

Normale
Sehaufgaben

Schwierige
Sehaufgaben

Sehr schwere
Sehaufgaben

Tabelle 3: Normwerte für Arbeitsstätten in Innenräumen gemäß Norm

Die oben aufgeführten Nennwerte sind Richtwerte. Sie beziehen sich allgemein
auf die horizontale Arbeitsoberfläche in einer Höhe von 0,85 m über dem Boden
und den mittleren Alterungszustand der Beleuchtung.

Beispiele in der Praxis

Verkehrsbereiche, unter­geordnete Räume

Volle Lagerräume, Korridore
in Gebäuden für Personen

Produktionsanlagen mit gelegent­lichen Aktivitäten, Sanitäranlagen,
Maschinenräume, Verkehrswege für
Fahrzeuge in Gebäuden, Treppen,
Förderbänder, Untersuchungs­und Behandlungsräume

Einfache Arbeit, regelmä­ßig belegte Arbeitsplätze in
Produktionsanlagen, Lagerräume
mit Leseaufgaben, Kantinen

Konferenzräume
Turnhallen

Büros, medizinische
Einrichtungen (Notdienst)

Konstruktions- und Zeichensäale 750
Überwachungsorte, technische

Zeichnungen, offene Planbüros,
Montageräume, Teststationen

Montageräume für Kleinbauteile,
Vorführfenster

DIN 5035

Normale
Beleuchtung
(Lichtstärke)
in Lux

20

50

100

200

300

500

1000

1500

Zustand Beleuchtungsstärke (lux)

Sonnenschein 50.000 - 100.000
Diesig 25.000 - 50.000
Leicht bewölkt 10.000 - 25.000
Bewölkt 2.000 - 10.000
Sehr trüb 100 - 2.000
Sonnenuntergang 1 – 100
Gute Straßenbeleuchtung 20
Schlechte Straßenbeleuchtung 0,1
Vollmond 0,01 - 0,1
Sternenlicht 0,001 - 0,001
Bewölkte Nacht 0,00001 - 0,0001

Tabelle 4: Typische Beleuchtungsstärke an Flächen im Freien

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6. Technische Daten

6.1 Beleuchtungssonde BENNING Luxmeter Typ B (Art.Nr.: 044111)

Messbereich (lux) Auflösung (lux) Genauigkeit

0.01 ÷ 19.99 0.01

20.0 ÷ 199.9 0.1

200 ÷ 1999 1

2.00 ÷ 19.99 k 10

Tabelle 5: Beleuchtungsstärke, Spezifikationen gültig in Verbindung mit

Messmethode Si Photodiode mit V(λ) Filter

Sondensensorkarakteristik < 3.8 % nach CIE Kurve
Kosinus Fehler < 2.5 % im Bereich +/- 85 Grad
Allgemeine Genauigkeit nach dem DIN 5032 Class B Standard

6.2 Beleuchtungssonde BENNING Luxmeter Typ C (Art.Nr.: 044112)

Messbereich (lux) Auflösung (lux) Genauigkeit

2.00 ÷ 19.99 k 10

Tabelle 6: Beleuchtungsstärke, Spezifikationen gültig in Verbindung mit

Messmethode Si photodiode
Kosinus Fehler < 2.5 % im Bereich +/- 85 Grad
Allgemeine Genauigkeit nach dem DIN 5032 Class C Standard

dem Installationsprüfgerät BENNING IT 120

0.01 ÷ 19.99 0.01

20.0 ÷ 199.9 0.1

200 ÷ 1999 1

dem Installationsprüfgerät BENNING IT 120

± (5% des Ablesewerts

+2 Digits)

± (10% des Ablesewerts

+3 Digits)

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Vertrieb:

D

Hersteller:

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: [e-mail]

Dieses Kennzeichen auf den Produkten zertifiziert, dass diese
den Vorschriften der EU (Europäische Union) zur Sicherheit und
elektromagnetischen Verträglichkeit entsprechen.

© 2007 BENNING

Reproduktion und Gebrauch dieser Veröffentlichung in allen Fällen nur mit
schriftlicher Genehmigung von BENNING.

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Table of content

1. Introduction 16

2. Standards for field illuminance (lux) meters 17

2.1 DIN-standards for field illuminance (lux) meters 18

3. General about illuminance 18

3.1 The origin of light 18

3.2 Radiometric and Photometric values 18

3.3 Basic photometric definitions 18

3.4 Photometric units conversion table 19

3.5 FAQ: Illuminance vs Luminance 19

3.6 What is the CIE V(λ) curve? 21

3.7 What is cosine correction? 22

4. Illuminance measurements 23

4.1 When and why to measure illuminance 23

4.2 Some useful hints to ensure accurate measurements 23

4.3 How to measure average illuminance? 24

4.4 Calibration of illumination testers 24

5. Standard illumination values 25

6. Technical data of the illuminance probe 26

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1. Introduction

The purpose of this handbook is to better acquaint the reader with the chal­lenges of illumination measurements.
In the first part of the book the standards and regulations in this field are
described.
In the second part basics of light measurements are introduced in a simple man­ner. The most important definitions and terminology are applied, including some
illustrative pictures which help to better understand the topics.
The third and last part presents the measurement methodology. Many useful
hints are given in order to perform fast and accurate measurements.
Two tables of most frequently used illuminance limits are added at the end of
this handbook.

The two illuminance probes BENNING Luxmeter type B and type C are designed
for measurements in conjunction with the installation tester BENNING IT 120.
Please notice also the operating manual of the BENNING IT 120.

It has to be stressed that all BENNING illuminance probes and testers are
designed to perform light measurements in a fast and accurate manner.
All BENNING’s probes are precisely V (λ) adapted and cosine corrected and
they are in complete compliance with the DIN 5032/7 Class C (Luxmeter Type
C) and Class B (Luxmeter Type B) accuracy regulations. The instruments
can perform spot or long term measurements and have recording facilities.
All important data (max, min, avg) can be stored, recalled or compared with
preseted limits. Powerful PC SW packages enable further analysis of test data
and their documentation.

Our address:

Benning Elektrotechnik & Elektronik GmbH & Co. KG
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D - 46397 Bocholt
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(The authors would appreciate any comment or additional suggestion which
would help us supplement the handbook and BENNING‘s products).

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2. Main feature standards for field illuminance (lux) meters

The International Commission on Illumination (abbreviated as CIE from its
French title) is an organization devoted to international cooperation and
exchange of information between its member countries on all matters relating
to the science and art of lighting. In accordance with an agreement between
ISO (the International Organization for Standardization) and CIE, standards are
published as double logo standards by ISO. Standards produced by the CIE are
a concise documentation of data defining aspects of light and lighting, for which
international harmony requires a unique definition. CIE Standards are therefore
a primary source of internationally accepted and agreed data which can be
taken, essentially unaltered, into universal standard systems.

CIE 69 Methods of Characterizing Illuminance Meters and Luminance

The properties of photometers and photometer heads for the measurements of
illuminance and luminance are defined. Methods of calibration are given and
sources of errors are described.

BS 667 The requirements for field instruments (type F) meters for the

DIN 5032 /7 Light Measurement Classifications for illuminance and brightness

There are four classes of illuminance meters due to the German DIN 5032
standard: L, A, B and C. Requirements for type F (field instruments) meters for
the measurement of planar illuminance are specified in classes A, B and C.

In table 1 the maximum allowed error over the effective range is specified:

Parameter

Matching to V(λ) function 6% 9%
Ultraviolet response 2% 4%
Infra-red response 2% 4%
Cosine correction 3% 6%
Non-linearity 2% 5%
Fatigue 1% 2%
Temperature change 1% / degree Kdegree K K 2% / degree Kdegree K K
Modulated light 0,5% 1%

Table 1: Accuracy of field illuminance meters

All BENNING illuminance testers and probes are Class C or Class B compli­ant.

Meters

measurement of planar illuminance are specified in this standard.
The main definitions and requirements regarding the performance
of measurements and construction of measurement instrument are
also included.

measurement instruments

DIN 5032 – 7
Class B

DIN 5032 – 7
Class C

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2.1 Main application standards for field illuminance (lux) meters

There is a series of DIN (German Industrial Standards) standards with detailed
descriptions (definitions, precautions, measurements, worst values etc) of light
measuring in different privat and public places.
DIN 5035 Illumination with artificial lights

- general precautions, measurements,

- terms, definitions and calculations,

- illumination in hospitals, schools, working places, offices,

- illumination in places with screens.

DIN 5034 Daylight in indoor rooms

- general precautions, measurements,

- terms, definitions and calculations,

- definition of minimum window size apartmans and loft rooms.

DIN 5037 Headlights
DIN 5044 Traffic illumination with street lights
DIN 33400 Workplace definition
DIN 67526 Lighting for sport facilities

3. General about illuminance

3.1 The origin of light

Light is a part of the electromagnetic waves. The electromagnetic spectrum
covers an extremely broad range, from very low frequencies or infra-frequen­cies over the radio waves with wavelengths of a meter or more on one side, to
x-rays and gamma-rays with wavelengths of less than a billionth of a meter. But
the part of the light which we are interested in is the optical portion of the elec­tromagnetic spectrum (Figure 1). It lies between radio waves and x-rays, to be
exact, it borders on infrared light on one side and ultraviolet on the other.

UV-C UV-B UV-A

Ultraviolet light

X-rays

100-380 mm

Figure 1: Electromagnetic spectrum

3.2 Radiometric and Photometric values

The two approaches on how to measure light are:

- radiometric (based on energy),

- photometric (weighted to match the responsivity of the human eye).

The values that are weighted to match the responsivity of the human eye
(luminous flux, illuminance, luminance and luminous intensity) are measured by
photometric light units, the others (radiant flux, irradiance, radiance and radiant
intensity) by energetic units.
The lumen, for example, is the photometric equivalent of the watt. If one wants
to measure visible light, one must use photometric quantities. If one wants to
measure energy of light, one must use radiometric quantities.

3.3 Basic photometric definitions

Luminous Flux P [lm]

Luminous flux is a measure of flow of visible light. The unit of the measure is
Lumen. There are two kinds of luminous flux:

- photopic flux (weighted to match the responsivity of the eye in normal light
condition)

- scotopic flux (weighted to the sensitivity of the human eye in the dark
adapted state)

Luminous intensity I[lm/sr]
Luminous intensity is a measure of luminous flux emitted per unit solid angle.
The unit of solid viewing angle is steradian. One steradian covers one square
meter on the surface of a sphere of 1 meter radius.

Illuminance E [lm/m2=lux]
Illuminance is the density of a luminous flux incident on a given point on a sur­face and is measured in Lux. 1 Lux is caused by a light source with the intensity
of 1 candela at the distance of 1 meter.

Luminance L [lm/m2/sr=cd/m2]
Luminance is a measure of luminous flux emitted from an element of a surface
into a small solid angle per unit of projected area of the surface.

18

01/ 2007

Visible light

380-770 mm

BENNING LUXMETER

Infrared light

770 mm - 1 mm

Microwaves



3.4 Photometric units conversion table

Candela [cd], Lumen [lm], Lux [lux]

lm/m2 = lux (lx)
lm/cm2 = phot (ph)
lm/ft2 = foot candle (fc)
lm/sr = cd

Units fc and lux are dominating in the field.
Conversion between fc and lux is made according to the following equation:

1 fc =10.764 lux

3.5 FAQ: Illuminance vs Luminance

Luminance is a measure of the perceived brightness of the source when you
look at it. The definition implies a small source, because the energy stream
from it is defined as energy within a given solid angle, independent of distance
to the observer. If the source is very small, a tiny quartz halogen torch bulb for
example, the brightness will appear to be intense, even if its emission is one
candela. If the source is, like a candle, small but not really a point, you will get
an impression of a small area of light of moderate brightness, even though the
light intensity is also one candela.
For measuring Luminance, the sensors must be equipped with special optics to
provide the desired effective viewing angle.

Illuminance is the light flux of one or more different light sources that are strik­ing a certain area. Only the flux portion orthogonal to the surface is considered.
The viewing angle is 180% (plane) and weighted with the cosinus correction
function.

Example:

The moon may be considered very much as a point source. On the other hand
moonlight, refracted and reflected by the atmosphere, contributes significantly
to the overall amount of light reaching the earth’s surface. As a result moonlight
is a combination of a point source and a 2 π steradian area source. If you aimed
the detector directly at the moon and tracked the moon‘s path, you would be
measuring the maximum illuminance. Luminance measurements require a
narrow viewing angle (< 4º) in order to satisfy the conditions underlying the
measurement units.

19

01/ 2007

BENNING LUXMETER

Illuminance

Luminance



Figure 2: Illuminance vs Luminance

20

01/ 2007

BENNING LUXMETER



1

0.8

0.6

0.4

0.2

380 420 460 500 540 580 620 660

3.6 What istheCIEV(λ)curve?

The photometric system defines light in terms of how it is perceived by the
human eye. The eye‘s sensitivity depends on the wavelength or color of the
light. The spectral response of the human eye also changes with light intensity.
The eye has two distinctive spectral responses, which are defined according to
the brightness of the light entering the eye:

- photopic light conditions response (light adapted eye):

defined for light intensity greater than 0.1 lux. In these conditions, the eye

has a peak sensitivity in the green part of the visible spectrum, at 555 nm
and it is normalized to 1 at that wavelength, while the eye‘s response to
infrared or ultraviolet is zero.

- scotopic light conditions response (dark adapted eye):

occurs under low light conditions (scotopic) defined for light intensity

between 0.0001 and 0.01 lux. In these conditions, the eye has a peak
sensitivity at about 500 nm.

Scotopic

Photopic

Sensitivity

Wave length, nm

Figure 3: V(λ) curve for both eye responses

The response is named the CIE or V(λ) curve and is defined in the document
CIE 10527. Sensors in illuminance meters must use special colour filters to
adapt to the response.

21

01/ 2007

BENNING LUXMETER



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 What iscosinecorrection?

Light falling at an angle on an object tends to be increasingly reflected as the
angle of incidence increases. This causes illuminance meters to read too low
when measuring light falling obliquely, unless a cosine correcting mount or a
cosine diffuser is used in the meter head assuring an angular response close
to the cosine function.

Θ = angle of incidence

Observed surface

Relative responsitivity

Abbildung 4: Kosinuskorrektur

22

01/ 2007

Einfallswinkel (°)

BENNING LUXMETER



4. Illuminance measurements

Practical measurement instruments contain semiconductor sensors which
convert the absorbed light into electric current. For accurate measurements,
luxmeters of the photocell type should be used which have been cosine and
color corrected.

4.1 When and why to measure illuminance

The illuminance measurements should be performed whenever planning or
installing indoor or outdoor lighting.
Too high or too low illuminance could influence the health and cause safety and
psychological problems.

4.2 Some useful hints to ensure accurate measurements

- When measuring illumination at working places, hold the sensor in front (up
to 0.2 m) and parallel to the measured object (table, command plate, desk
etc).

- When measuring horizontal illumination, hold the sensor in front of the
object to be measured so that the window of the sensor faces the ceiling.
The distance between floor and sensor is 0.85 m for routine room measure­ments and 0.2 m for in-door traffic way measurements.

- During the measurement ensure that light incidence onto the sensor is not
impaired by the operator or any objects not being part of the measurement
(shields or reflections).

- Check the zero setting of the scale when the sensor is fully covered

- Check the condition of the battery in the instrument

- An installation of discharge or fluorescent lamps should be switched on for
some time (15 minutes, if possible) before the measurements are taken in
order to allow the lamps to be completely warmed up. If the luminary is of
the fully enclosed type, even longer stabilization time may be needed.

- The procedure adopted for the measurement process will depend on
whether the space is furnished or unfurnished, occupied or unoccupied. In
some instances the effects of body shadow should be taken into account.

- For planning purposes the nominal illuminance value (see table 4) should
be multiplied by at least x 1.25

- The average illuminance is not allowed to be below x 0.8 of the nominal
value.

- The minimal illuminance must never drop below x 0.6 of the nominal
value.

Other recommendations can be found in DIN 5035.

23

01/ 2007

BENNING LUXMETER



4.3 How tomeasureaverageilluminance?

Sometimes the average illuminance in a room must be found out.
A luxmeter indicates the illuminance at the point of measurement only, and not
the average illuminance in the space. To find out the average illuminance in an
area at the time, it is necessary to divide the area into a number of equal areas
which should be as nearly square as possible. The illuminance at the centre
of each square is then measured, and the results are averaged. The minimum
number of equal areas required for accuracy can be determined by number n:

L x W

n =
(L + W) x H

where L is the length, W is the width of the indoor place HH
the luminaries above the plane of measurement.
The height of working plane is usually 0.85 m for work benches or 0.72 m for
desk top height unless the main plane of the work is known to be some other
height above floor level. If the work is performed down to floor level, then the
floor is taken as the working plane of measurement.
The number of measurement points depends on value n.

m

and is the height of

m

n

n < 1 8 4

1 ≤ n < 2 18 9
2 ≤ n < 3 32 16

3 < n 50 25

Table 2: Number of measurement points

4.4 Calibration of illumination testers

As a general rule silicon diode type meter should be re-calibrated every two
years. Companies conforming to the ISO 9000 standards should have their
meters calibrated every 12 months. It is recommended to recalibrate probe
frequently to maintain specified accuracy.

Minimum number of
measurement points for
uncertainty of ±5 %

Minimum number of
measurement points for
uncertainty of ±10 %

24

01/ 2007

BENNING LUXMETER



5. Standard illumination values

Type of
visual task

Orientation Traffic zones, subordinate rooms 20

Easy visual
tasks

Normal
visual tasks

Difficult
visual tasks

Very difficult
visual tasks

Table 3: Standard values of inside working environment due to the

The nominal values listed above are reference values. Generally they refer to
horizontally working surfaces at a height of 0.85 m above floor and a mean
ageing condition of the lighting.

Condition Illuminance (lux)

Bright sun 50.000 - 100.000
Hazy day 25.000 - 50.000
Cloudy bright 10.000 - 25.000
Cloudy dull 2.000 - 10.000
Very dull 100 - 2.000
Sunset 1 – 100
Good street lighting 20
Poor street lighting 0,1
Full moon 0,01 - 0,1
Starlight 0,001 - 0,001
Overcast night 0,00001 - 0,0001

Table 4: Typical Illuminance levels at outdoor places

Practical examples

Filled storage rooms, hallways
in buildings for persons

Production plants with occasional
activities, toilet facilities, engine
rooms, traffic ways for vehicles
in buildings, staircases, con­veyor belts, medical rooms

Crude works, continuously occu­pied working places in produc­tion plants, storage rooms with
reading tasks, canteens

Conference rooms, gymnasiums 300

Offices, medical facilities (urgenices) 500
Technical drawing rooms 750
Supervision places, techni-

cal drawings, open plan offices,
assembly rooms, testing stations

Assembly rooms for small com­ponents, show windows

DIN 5035 standard

Normal illumina­tion (lighting
intensity) in lux

50

100

200

1000

1500

25

01/ 2007

BENNING LUXMETER

6. Technical data

6.1 Illuminance probe BENNING Luxmeter Typ B (Art.Nr.: 044111)



Measuring
range (lux)

0.01 ÷ 19.99 0.01

20.0 ÷ 199.9 0.1
200 ÷ 1999 1

2.00 ÷ 19.99 k 10

Table 5: Illuminance, specifications valid in conjunction with installation

Measurement principle silicon photodiode with V(λ) filter

Spectral response error < 3.8 % according to CIE curve
Cosine error < 2.5 % up to an incident angle of +/- 85 Grad
Overall accuracy matched to DIN 5032 class B standard

6.2 Illuminance probe BENNING Luxmeter Typ C (Art.Nr.: 044112)

2.00 ÷ 19.99 k 10

Table 6: Illuminance, specifications valid in conjunction with installation

Measurement principle silicon photodiode
Cosine error < 2.5 % up to an incident angle of +/- 85 Grad
Overall accuracy matched to DIN 5032 class C standard

tester BENNING IT 120

Measuring
range (lux)

0.01 ÷ 19.99 0.01

20.0 ÷ 199.9 0.1
200 ÷ 1999 1

tester BENNING IT 120

Resolution (lux) Accuracy

± (5 % of reading

+ 2 digits)

Resolution (lux) Accuracy

± (10 % of reading

+ 3 digits)

26

01/ 2007

BENNING LUXMETER

Distributor:



Producer:

Benning Elektrotechnik & Elektronik GmbH & Co. KG

Telefon ++49 (0) 2871 - 93 - 0 • Fax ++49 (0) 2871 - 93 - 429

www.benning.de • eMail: [e-mail]

Mark on your equipment certifies that this equipment meets the
requirements of the EU (European Union) concerning safety and
electromagnetic compatibility regulations.

© 2007 BENNING

No part of this publication may be reproduced or utilised in any form or by any
means without permission in writing from BENNING

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27

01/ 2007

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D - 46397 Bocholt

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