Industriebeleuchtung: Normwerte der Beleuchtungsstärke und Berechnung

Der Normwert hängt von der Sehaufgabe ab – Größe des zu erkennenden Details, Kontrast und Hintergrund –, deshalb kann er in derselben Halle je nach Arbeitsgang um das Doppelte abweichen. Die Tabelle gibt typische Bereiche für die Vorplanung; den endgültigen Wert prüfen Sie anhand der geltenden Fassung der DBN V.2.5-28 „Natürliche und künstliche Beleuchtung“ und der Vorgaben der Fertigungsplanung.

Neben der mittleren Beleuchtungsstärke sind auch die Gleichmäßigkeit (Verhältnis von Minimal- zu Mittelwert nicht unter 0,4–0,6 für Arbeitsbereiche), die Blendungsbegrenzung (UGR bis 22–25 für Hallen, bis 19 für Büros) und der Pulsationskoeffizient genormt – bis 5–10 % dort, wo sich Maschinen drehen: Flimmerndes Licht erzeugt einen Stroboskopeffekt und lässt eine Spindel oder Welle „stillstehend“ erscheinen.

Für eine gleichmäßige Allgemeinbeleuchtung berechnet man die Anzahl der Leuchten mit dem Wirkungsgradverfahren, also über den Anteil des Lichtstroms, der genutzt wird.

N = E × S × k_P ÷ (Φ × η), wobei E die Norm-Beleuchtungsstärke in lx ist; S die Fläche in m²; k_P der Planungsfaktor für Verschmutzung und Alterung (1,2 für saubere Räume, 1,4–1,5 für staubige Hallen und Lager; der Kehrwert des Wartungsfaktors); Φ der Lichtstrom einer Leuchte in lm; η der Beleuchtungswirkungsgrad, also der Anteil des Lichtstroms, der die Arbeitsfläche erreicht.

η hängt vom Raumindex und von den Reflexionsgraden von Decke, Wänden und Boden ab. i = a × b ÷ (h × (a + b)), wobei a und b Länge und Breite sind und h die Höhe von der Leuchte bis zur Arbeitsfläche. Richtwerte für LED-Leuchten mit breitstrahlender Lichtverteilung:

Bei engstrahlender High-Bay-Optik in großer Höhe ist η höher, die Gleichmäßigkeit aber schlechter: Die Lichtkegel benachbarter Leuchten müssen sich überlappen. Ein genaues Ergebnis liefert eine Berechnung in DIALux mit den IES-Dateien des Herstellers; die Formel oben dient dazu, ein Angebot zu prüfen und nicht doppelt oder halb so viel zu kaufen wie nötig.

Lichtausbeute: 130–160 lm/W bei aktuellen Industrieserien, 90–110 lm/W bei Budgetmodellen. Bei älteren Lichtreihen mit Leuchtstofflampen T8 erreicht der Umstieg auf LED-Röhren T8 denselben Normwert mit halber Leistung, ohne die Gehäuse zu tauschen – nach Prüfung der Anschlussschaltung.

• IP65 – Staub und Strahlwasser: Hallen mit Nassreinigung, Waschbereiche, staubige Lager, Vordächer. IP54 genügt für trockene, beheizte Räume. IP66–IP67 – Hochdruckreinigung, Lebensmittelproduktion.
• IK08–IK10 – Schlagfestigkeit für Staplerverkehrswege, Sporthallen und niedrige Montagehöhen; bei 8 m Deckenhöhe genügt IK06–IK08.
• Temperatur – der Treiber ist für −20…+40 °C ausgelegt; in heißen Hallen und im Sommer unter dem Dach braucht man Serien bis +50…+60 °C, sonst halbiert sich die Lebensdauer mit jeweils 10 °C mehr.
• Farbtemperatur – 4000–5000 K für Produktion und Montage, 5000–6500 K für Lager und Kontrolle, wo Kontrast wichtig ist; 4000 K dort, wo Menschen eine volle Schicht arbeiten.
• CRI – ab 80 für Allgemeinbeleuchtung, ab 90 für Lackiererei, Textil, Qualitätskontrolle und Lebensmittelproduktion.
• Pulsation – bis 5 % für Hallen mit Werkzeugmaschinen; achten Sie auf den Vermerk „flicker free“ oder den Pulsationskoeffizienten im Datenblatt.

Sicherheitsbeleuchtung für Rettungswege und Rettungszeichenleuchten „Ausgang“ sind fester Bestandteil des Projekts. Richtwerte nach DSTU EN 1838 (ukrainische Übernahme der EN 1838): entlang der Mittellinie des Rettungswegs mindestens 1 lx, in offenen Bereichen 0,5 lx, an Brandbekämpfungseinrichtungen und Erste-Hilfe-Stellen 5 lx; Bemessungsbetriebsdauer meist 1 Stunde, bei großen Objekten 3. Rettungszeichen bringt man über jedem Ausgang und an Richtungswechseln des Wegs an, sichtbar von jedem Punkt aus. Die Anforderungen für das konkrete Objekt stehen in den geltenden DBN und im Brandschutzkonzept.

Gegeben: Lager mit Regalen und Fahrwegen, Normwert E = 150 lx am Boden, Fläche S = 30 × 18 = 540 m², helle Wände und Decke, mäßige Verstaubung – k_P = 1,4. Die Leuchten hängen auf 7,5 m; Bezugsebene ist der Boden, h = 7,5 m.

Raumindex: i = 540 ÷ (7,5 × 48) = 1,5 → für helle Flächen η ≈ 0,55.

Benötigter Lichtstrom: Φ_ges = 150 × 540 × 1,4 ÷ 0,55 = 206 000 lm.

Variante 1 – High-Bay 150 W, 15 000 lm, 5000 K, IP65: N = 206 000 ÷ 15 000 = 13,7 → 14 Leuchten, zwei Reihen à 7 über den Fahrwegen mit etwa 4,3 m Abstand zwischen den Leuchten und 9 m zwischen den Reihen (über den Regalen ist kein Licht nötig). Installierte Leistung 2,1 kW, spezifisch 3,9 W/m².

Variante 2 – Linienleuchten 72 W, 9 000 lm: N = 206 000 ÷ 9 000 = 23 Leuchten bei 8 m Höhe – gleichmäßiger, aber mehr Montagepunkte und Kabel; sinnvoll bei Höhen bis 5–6 m.

Prüfung der Gleichmäßigkeit: Bei 90°-Optik sind 4,3 m Abstand bei h = 7,5 m genau 0,57 h – gute Überlappung. 9 m zwischen den Reihen sind 1,2 h: Über den Regalen sinkt die Beleuchtungsstärke, was für die Lagerung zulässig ist; liegen zwischen den Reihen Arbeitsbereiche, ergänzen Sie eine dritte Reihe oder nehmen 200 W.

• In Watt pro Meter rechnen – LED unterschiedlicher Qualität liefern 90 bis 160 lm/W; rechnen Sie in Lumen und Lux.
• Ohne Planungsfaktor – nach zwei Jahren Staub und Degradation sinkt die Beleuchtungsstärke um 20–30 %, und der Normwert wird nicht mehr erreicht.
• Engstrahlende Optik bei niedriger Decke – Lichtflecken mit dunklen Streifen dazwischen; bis 6 m nehmen Sie 90–120°.
• IP20 in einer staubigen Halle – Staub auf Platine und Linsen, Überhitzung, Ausfall innerhalb eines Jahres.
• Flimmerndes Licht über Werkzeugmaschinen – Stroboskopeffekt und Verletzungen; prüfen Sie den Pulsationskoeffizienten.