Beleuchtungsstärke

Das Beleuchtungsniveau an einem Ort wird für die Innenbeleuchtung im Allgemeinen durch die Beleuchtungsstärke beschrieben. Durch die Reflexion bewirkt sie Leuchtdichten auf Oberflächen und damit einen Helligkeitseindruck, der die visuelle Leistung bestimmt. Sie ist in diesem Zusammenhang der wichtigste beleuchtungstechnische Planungswert. Die Höhe der benötigten Beleuchtungsstärke bestimmt maßgeblich Art und Anzahl der einzusetzenden Leuchten und damit den Energieaufwand für die Beleuchtung.

Infolge der Alterung der Leuchtmittel sowie der Verschmutzung von Leuchten und Raum verringert sich die Beleuchtungsstärke mit zunehmender Betriebszeit (siehe Abb.). In der Planung wird diese Abnahme mit dem Wartungsfaktor erfasst.

Um sicherzustellen, dass die geforderten Mindestwerte der Beleuchtungsstärke auch unter Betriebsbedingungen der Beleuchtungsanlage nicht unterschritten werden, sind die in der europäischen Norm EN 12464-1 empfohlenen Beleuchtungsstärkewerte als Wartungswerte E_m definiert (die Abkürzung E kennzeichnet mit dem Querstrich den örtlichen Mittelwert, der Index m – aus dem englischen Wort maintained abgeleitet – den Wartungswert der Beleuchtungsstärke). Zu dem Zeitpunkt, an welchem der Wartungswert der Beleuchtungsstärke erreicht wird, muss eine Wartung und ggf. auch eine Instandsetzung der Anlage erfolgen. Um die gegebene Abnahme kompensieren zu können, muss eine Neuanlage zunächst einen erhöhten Wert der Beleuchtungsstärke aufweisen (Neuwert).

Der der Planung zugrunde zu legende Neuwert der Beleuchtungsstärke ergibt sich aus dem Wartungswert und dem Wartungsfaktor:

Neuwert = Wartungswert/Wartungsfaktor

Die Bezeichnung „Mindestwert der Beleuchtungsstärke“ in der Technischen Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 mit der Darstellung E_m entspricht dem Wartungswert der Norm EN 12464-1.

Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe

Die in der europäischen Norm EN 12464-1festgelegten Wartungswerte  der Beleuchtungsstärke beziehen sich grundsätzlich auf die Bewertungsfläche im Bereich der Sehaufgabe, die horizontal, vertikal oder geneigt sein kann. Unabhängig vom Alter und Zustand der Beleuchtungsanlage darf die mittlere Beleuchtungsstärke für die jeweilige Sehaufgabe nicht unter den Wartungswert sinken.

Gemäß der Technischen Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 ist als Bewertungsfläche der Bereich des Arbeitsplatzes zu verstehen (siehe Kapitel „Licht und Arbeitsschutz", Abschnitt „Anforderungen an den Arbeitsschutz in Deutschland“). Die Zahlenwerte der Beleuchtungsstärken stimmen in DIN EN 12464-1 und ASR A3.4, mit wenigen Ausnahmen, weitgehend überein.

Neben dem Mindestwert gibt die Norm DIN EN 12464-1 jedoch auch einen modifizierten, höheren Wert der Beleuchtungsstärke an. Dieser beruht auf der Berücksichtigung von anwendungsspezifischen Kontextmodifikatoren. Damit sind Abweichungen zu üblichen Sehbedingungen gemeint, deren Auftreten typischerweise an einem gegebenen Arbeitsplatz zu erwarten sind. Dazu gehört z. B. die – ggf. zeitweise – Besetzung des Arbeitsplatzes durch einen älteren Mitarbeiter mit verringerter Sehleistung oder auch das Auftreten von Arbeiten mit erhöhter Detailgenauigkeit. Das Ermittlungsverfahren wird im folgenden Abschnitt erläutert.

Die modifizierten Werte werden jeweils in der Spalte b) der Tätigkeitstabellen der DIN EN 12464-1 (siehe Kapitel  „Anforderungen an die Beleuchtung“) angegeben und für die Planung empfohlen. Um flexibel auf wechselnde Lichtbedarfe reagieren zu können und gleichzeitig den Energiebedarf zu reduzieren, wird die Einrichtung eines Lichtmanagements empfohlen (siehe Kapitel „Lichtmanagement“).

Stufen der Beleuchtungsstärke

Unter üblichen Beleuchtungsbedingungen sind ungefähr 20 lx notwendig, um ansatzweise Gesichtszüge erkennen zu können. Dies ist daher der niedrigste Wert der für Arbeitsstätten gültigen Beleuchtungsstärken-Skala.

Ein Faktor von ungefähr 1,5 stellt den kleinsten signifikanten Unterschied dar für eine gerade wahrnehmbare und hinsichtlich der visuellen Leistung wirksame Beleuchtungsstärken-Änderung.

Daraus leitet sich die empfohlene Beleuchtungsstärken-Skala mit folgenden Stufen (in lx) ab: 20 ⋅ 30 ⋅ 50 ⋅ 75 ⋅ 100 ⋅ 150 ⋅ 200 ⋅ 300 ⋅ 500 ⋅ 750 ⋅ 1.000 ⋅ 1.500 ⋅ 2.000 ⋅ 3.000 ⋅ 5.000.

Die in der Norm für alle Sehaufgaben festgelegten Wartungswerte orientieren sich an diesen Stufen. Sie sind Mindestwerte und als Kompromiss aus dem physiologisch, psychologisch und ergonomisch Notwendigen und dem wirtschaftlich Vertretbaren zu verstehen.

• In Räumen oder Raumzonen, die dem ständigen Aufenthalt von Personen dienen, ist einWartungswert der Beleuchtungsstärke von mindestens 100 lx erforderlich.

• An ständig besetzten Arbeitsplätzen in Gebäuden ist grundsätzlich ein Wartungswert der Beleuchtungsstärke von mindestens 200 lx vorzusehen (siehe Fußnote).

Die Mindestwerte der Beleuchtungsstärke berücksichtigen dabei folgende Faktoren für übliche Sehbedingungen

• psychologische und physiologische Aspekte wie Sehkomfort und Wohlbefinden

• Anforderungen der Sehaufgabe

• visuelle Ergonomie

• praktische Erfahrung

• Sicherheit

• Wirtschaftlichkeit

Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke sollte jedoch höher geplant werden, wenn

• die Sehaufgabe für den Arbeitsablauf kritisch ist,

• die Behebung von Fehlern zu erhöhten Kosten führt,

• Genauigkeit oder höhere Produktivität von großer Bedeutung sind,

• die Sehaufgabe besonders kleine Details oder besonders niedrige Kontraste aufweist,

• die Sehaufgabe für eine besonders lange Zeit ausgeführt werden muss,

• der Bereich der Sehaufgabe oder Tätigkeit über wenig Tageslicht verfügt,

• das Sehvermögen der arbeitenden Person unter dem Durchschnitt liegt.

Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke darf gemäß EN 12464-1 dann niedriger gewählt werden, wenn

• die Sehaufgabe besonders große Details oder besonders hohe Kontrasteaufweist,

• die Sehaufgabe nur besonders kurzzeitig ausgeführt wird.

Abbildung enthält ein Schema zur Bestimmung des Wartungswertes der Beleuchtungsstärke aufgrund von JA/NEIN-Entscheidungen bezüglich der in EN 12464-1 [46] aufgeführten Kriterien, der sogenannten Kontextmodifikatoren, für erschwerte bzw. erleichterte Sehbedingungen.

Man beginnt im oberen Schema mit der für den Bereich der Sehaufgabe
festgelegten Mindestwert für den Wartungswert der Beleuchtungsstärke
E_m.

• Sind keine von den üblichen Bedingungen abweichenden Sehbedingungen an dem betreffenden Arbeitsplatz zu erwarten, kann der Wert von E_m beibehalten werden.

• Sind eine oder zwei von den üblichen Bedingungen abweichende Sehbedingungen an dem betreffenden Arbeitsplatz zu erwarten, ist der Wert von E_m um eine Stufe zu erhöhen.

• Sind mehr als zwei von den üblichen Bedingungen abweichendeSehbedingungen an dem betreffenden Arbeitsplatz zu erwarten,ist der Wert von E_m um zwei Stufen zu erhöhen.

Man übernimmt den so ermittelten Wert, um die Bewertung im unteren Schema fortzusetzen.

• Sind keine der genannten abweichenden Sehbedingungen an dem betreffenden Arbeitsplatz zu erwarten, kann der Wert von E_m beibehalten werden.

• Sind eine oder zwei der genannten abweichenden Sehbedingungen an dem betreffenden Arbeitsplatz zu erwarten, ist der Wert von E_m um eine Stufe zu reduzieren.

Werden an ortsfesten Arbeitsplätzen im Freien Tätigkeiten verrichtet, die den Tätigkeiten in Innenräumen entsprechen, z. B. Arbeiten an Holzbearbeitungsmaschinen, ist dort eine für diese Tätigkeit in Innenräumen in EN 12464-1 vorgegebene Beleuchtungsstärke vorzusehen.

Beispiele für besondere Sehbedingungen (Erläuterungen zur Matrix in Abbildung 1.13)

1. Für den Arbeitsablauf besonders kritisch, also von besonderer Bedeutung, sind Arbeiten in toxikologischen Laboratorien oder ähnlichen Arbeitsstätten, in denen mit gefährlichen Stoffen umgegangen wird oder die besondere Bedingungen hinsichtlich Gesundheitsschutz der Mitarbeiter oder besonders hohe Anforderungen an Reinheit und Sorgfältigkeit, z. B. auch hinsichtlich der verarbeiteten Stoffe, aufweisen. Auch zeitlich getaktete Tätigkeiten können für den Arbeitsablauf kritisch sein, wenn diese nicht zuverlässig ausgeführt und damit Folgeprozesse behindert werden. Sehfehler wirken sich mit hohen Konsequenzen auf die Menschen, auf die Produktion und auf das Unternehmen aus.

2. Je nach Einfluss von Seh- und damit Arbeitsfehlern können erhebliche zusätzliche betriebliche Kosten entstehen. Zum Beispiel wenn Materialfehler beim Zuschneiden von Leder trotz vorheriger Kontrolle übersehen werden, sehbedingte Fehler in fabrikatorischen Vorstufen hohe Kosten in den Weiterbearbeitungsprozessen auslösen. Auch Fehler beim Lesen von Zahlen verursachen unter Umständen hohe Kosten, wenn diese falsch erkannten Zahlen z. B. in ein EDV-System eingegeben und mit erheblichen Konsequenzen weiterverarbeitet werden.

3. Besseres Sehen und bessere visuelle Konzentration hat bessere Leistungsmerkmale zur Folge. Ist eine höhere Produktivität durch höhere visuelle Genauigkeit wichtig, sind die Beleuchtungsstärke und auch andere Kriterien der Beleuchtung zu verbessern.

4. Sehdetails, deren Größe merklich unter der üblichen Sehaufgabe liegen oder besonders schlechte Kontraste aufweisen, erfordern höhere Beleuchtungsstärken. Schlechtere als der üblichen Sehaufgabe zuzuordnende Kontraste liegen z. B. beim Lesen schwer erkennbarer Vorlagen vor, beim Sehen durch Sicherheitsscheiben, wie z. B. beim Arbeiten mit den Händen in Durchgreiföffnungen spezieller Absaugkabinen in Laboratorien, beim Arbeiten in Räumen mit Dunst oder Dämpfen oder auch beim Arbeiten mit Sicherheitsbrille.

5. Arbeiten, die regelmäßig über die normale (Schicht-) Arbeitszeit hinaus geleistet werden müssen, erfordern höhere Beleuchtungsstärken.

6.Eine geringe Tageslichtversorgung ist gegeben, wenn ein Tageslichtquotient von < 4 % vorliegt (siehe auch Kapitel „Nutzung des Tageslichtes“). In Gebäuden mit guter Tageslichtversorgung der fensternahen Arbeitsbereiche ist ab einer Raumtiefe, die dem zweieinhalbfachen Wert der Höhe der Fensteroberkante entspricht, die Tageslichtversorgung als nicht mehr ausreichend anzusehen. In solchen Räumen ist für die Homogenität der Beleuchtung eine regelbare Beleuchtung zu empfehlen, die, wenn am Tage die fensternahen Bereiche durch das natürliche Licht erhellt sind, die künstliche Beleuchtung in der Raumtiefe auf einen erhöhten Sollwert der Beleuchtungsstärke einstellt. Eine circadiane Steuerung der Farbtemperatur der Beleuchtung kann den Ausgleich der Lichtversorgung zwischen den Bereichen unterstützen.

7. Ältere Menschen haben einen höheren Lichtbedarf. So benötigt ein 50-jähriger für die gleiche Sehaufgabe ein 1,5fach höheres Beleuchtungsniveau als ein 20-jähriger, was etwa einer Beleuchtungsstärke-Stufe entspricht (siehe auch Abb.). Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes liegt im Jahr 2020 das Durchschnittsalter der Deutschen bei 45 Jahren, was die Empfehlungen der Norm EN 12464-1 hinsichtlich eines erhöht verfügbaren Beleuchtungsniveaus zusätzlich nahelegt.

8. Besonders große Details oder sehr hohe Kontraste der Sehaufgabe lassen andererseits auch geringere Beleuchtungsstärken zu.

9. Dies gilt auch für Sehaufgaben, die nur vorübergehend und kurzzeitig geleistet werden müssen, z. B. das gelegentliche Entnehmen von Waren aus einem Lager im Gegensatz zur ständigen Lagerarbeit. Für Räume, die bestimmungsgemäß nur kurzzeitig genutzt werden, ist dieses Merkmal bereits bei den genormten Werten der Beleuchtungsstärke berücksichtigt, z. B. für Toilettenräume.

Beleuchtungsstärke im unmittelbaren Umgebungsbereich

Starke örtliche Wechsel der Beleuchtungsstärke in der Umgebung des Arbeitsbereiches können zu visueller Überlastung und Unbehagen führen. Die im unmittelbaren Umgebungsbereich geforderte Beleuchtungsstärke hängt deshalb von der Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe ab, um eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld zu gewährleisten. Die Anforderung ist niedriger als im Bereich der Sehaufgabe, darf aber die in Tabelle angegebenen Werte nicht unterschreiten.

Grundsätzlich kann die Beleuchtungsstärke im unmittelbaren Umgebungsbereich im Vergleich zum Bereich der Sehaufgabe um eine Stufe verringert werden. Für alle Werte ab 750 lx beträgt dieser Wert einheitlich 500 lx, für alle Werte von 200 lx und weniger ist der unmittelbare Umgebungsbereich mit der gleichen Beleuchtungsstärke zu beleuchten wie der Bereich der Sehaufgabe selbst.

Die Beleuchtungsstärke des unmittelbaren Umgebungsbereiches trägt wesentlich zur ausgewogenen Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld bei. Die mindestens zu berücksichtigende Breite des unmittelbaren Umgebungsbereiches nach EN 12464-1 von 0,5 m ist für kleine Bereiche der Sehaufgabe, z. B. für einen Uhrmacherarbeitsplatz, angemessen. Für ausgedehnte Bereiche der Sehaufgabe folgt daraus, dass sie ggf. nicht ausreichend ist, um eine visuelle Überlastungen und Unbehagen ausreichend zu vermeiden. Als sinnvoll hat sich eine Breite des unmittelbaren Umgebungsbereiches entsprechend der Tiefe des Bereiches der Sehaufgabe erwiesen (siehe Abb.).

Bei Anwendung der Technischen Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 sind die identischen Zahlenwerte anzuwenden, jedoch auf den dort definierten, weiteren Umgebungsbereich (siehe Kapitel „Umgebungsbereich").

Hintergrundbeleuchtung

Zusätzlich zur Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe und seiner unmittelbaren Umgebung muss die Beleuchtung des gesamten Raumes auch eine angemessene Verteilung der Adaptationsleuchtdichte erzeugen. Die in den Tätigkeitstabellen der Norm EN 12464-1 geforderten Werte der Beleuchtungsstärken an der Decke und den Wänden tragen einerseits dazu bei. Aber auch die direkt an den unmittelbaren Umgebungsbereich anschließenden Bereiche des Raumes müssen angemessen beleuchtet werden. Diese Hintergrundbereiche sind nach EN 12464-1 auf einer Breite von mindestens 3,0 m mit 1/3 des Wartungswertes der Beleuchtungsstärke des unmittelbaren Umgebungsbereiches (siehe Tabelle) und einer Gleichmäßigkeit U_o von mindestens 0,10 zu beleuchten.