Wichtige Begriffe der Beleuchtungstechnik erklärt: Technisches Glossar

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Teil 1: Die Physik des Lichts und des Sehens

Teil 2: Photometrie: Licht quantifizieren

Teil 3: Farbwissenschaft & Qualität

Teil 4: Optische Lichtverteilung und Blendungssteuerung

Teil 5: Elektrische und mechanische Begriffe

Teil 6: Das vollständige AZ-Beleuchtungsglossar

Abschluss

Einleitung

Haben Sie jemals ein Datenblatt für LEDs gelesen und sich gefühlt, als würden Sie eine Fremdsprache lesen? Damit sind Sie nicht allein.

Von „L70“ bis „MacAdam-Ellipse“ – die Beleuchtungsbranche ist voller komplexer Akronyme und Fachbegriffe. Doch das Verständnis dieser  Begriffe  ist heutzutage unerlässlich.

Ob Sie Ingenieur, Lichtplaner oder Einkaufsleiter sind – die Beherrschung dieser Fachbegriffe ist unerlässlich. So stellen Sie sicher, dass Sie nicht einfach nur „helle Lampen“ kaufen, sondern Produkte auswählen, die Energieeffizienz, Sehkomfort und langfristige Zuverlässigkeit für Ihre Projekte bieten.

Dieser Leitfaden ist mehr als ein einfaches Wörterbuch. Wir haben die wichtigsten Konzepte in eine logische Struktur gebracht, um Ihnen zu helfen, bessere Entscheidungen zu treffen:

Die  Physik des Lichts : Das Spektrum und das menschliche Sehvermögen verstehen.

l  Photometrie : Wie wir Licht messen und quantifizieren (Lumen, Lux usw.).

l  Farbwissenschaft : CCT, CRI und TM-30 meistern.

l  Elektrotechnik & Mechanik : Treiber, Dimmung und Schutzarten.

l  Das AZ-Glossar : Ein Schnellreferenzindex für alles andere.

Teil 1: Die Physik des Lichts und des Sehens

Bevor wir auf die technischen Daten von Lampen eingehen, müssen wir das Wesen des Lichts selbst und die Art und Weise, wie unsere Augen es wahrnehmen, verstehen.

01. Licht

Physikalisch betrachtet ist Licht eine Form elektromagnetischer Strahlungsenergie. Es breitet sich in Wellen aus und bewegt sich geradlinig von einer Quelle weg. Obwohl Licht im gesamten Universum existiert, ist für unsere Branche der spezifische Energiebereich relevant, den das menschliche Auge wahrnehmen kann.

Quelle:  https://en.wikipedia.org/wiki/Light 

02. Spektrum

Das „sichtbare Spektrum“ ist der Teil des elektromagnetischen Spektrums, den das menschliche Auge wahrnehmen kann. Seine Wellenlänge reicht ungefähr von  380 nm (Violett)  bis  780 nm (Rot) .

Warum das  wichtig ist : Das Verständnis des Farbspektrums ist die Grundlage für das Verständnis der Farbwiedergabe (CRI) und der Pflanzenwachstumsbeleuchtung (PAR).

03. Menschliches Sehen (Photopisch, Skotopisch, Mesopisch)

Nicht jedes Licht kann  auf dieselbe Weise  wahrgenommen werden. Unsere Augen nutzen zwei Arten von Fotorezeptoren:  Zapfen  (für helles Licht und Farben) und  Stäbchen  (für schwaches Licht und Bewegung). Daraus ergeben sich drei unterschiedliche Sehzustände:

Photopisches Sehen (Tagessehen):

l  Tritt bei hellen Lichtverhältnissen (>3 cd/m² ) auf.

Die  Zapfen  sind aktiv. Wir sehen Farben und Details klar.

Die  maximale Empfindlichkeit liegt bei  555 nm (Grün-Gelb) . Die meisten Standard-Innenbeleuchtungen sind für diesen Zustand ausgelegt.

Scotopisches Sehen (Nachtsicht):

l  Tritt unter sehr dunklen Bedingungen auf (<0,001 cd/m² ) .

Die  Stäbchen  sind aktiv. Wir sehen in Schwarzweiß (Graustufen).

l  Die maximale Empfindlichkeit verschiebt sich zu  507 nm (Blaugrün) .

Mesopisches Sehen (mittleres Sehen):

Die  entscheidende Zone : Diese findet zwischen Hell und Dunkel statt (wie in der Dämmerung oder bei Straßenbeleuchtung). Sowohl Zapfen als auch Stäbchen sind aktiv.

Anwendung  : Bei  der Planung von Straßenbeleuchtung muss das mesopische Sehen berücksichtigt werden. Ein kühleres, weißes Licht (das die Stäbchen besser stimuliert) verbessert die Sicht für Autofahrer bei Nacht oft im Vergleich zu warmem ,  gelbem Licht, selbst bei gleicher Lichtstärke.

Teil 2: Photometrie: Licht quantifizieren

Eine der größten Verwirrungen in der Beleuchtungstechnik betrifft den Begriff „Helligkeit“. In der Technik verwenden wir diesen Begriff nicht. Stattdessen nutzen wir vier präzise Messgrößen.

04. Lichtstrom (Lumen - lm)

„Wie viel Licht kommt heraus?“
Der Lichtstrom ist die Gesamtmenge an sichtbarem Licht, die von einer Lichtquelle in alle Richtungen abgegeben wird. Er ist die reine „Leistung“ der Lampe.

Hinweis : Höhere Lumenwerte bedeuten nicht immer „heller“ auf Ihrem Schreibtisch – es kommt darauf an, wohin das Licht fällt.

05. Lichtstärke (Candela - cd)

„Wie stark ist der Lichtstrahl in eine bestimmte Richtung?“
Dies misst die Kraft des Lichts in einer bestimmten Richtung.

Beispiel : Ein Laserpointer hat eine geringe Lumenanzahl (Gesamtlichtstrom), aber eine extrem hohe Candela-Zahl (Lichtstärke), da das Licht gebündelt ist. Ein Scheinwerfer hat eine höhere Candela-Zahl als eine herkömmliche Glühbirne mit der gleichen Wattzahl.

06. Beleuchtungsstärke (Lux - lx & Foot-candles - fc)

„Wie viel Licht trifft auf die Oberfläche?“
Dies ist das wichtigste Kriterium für die Projektabnahme. Es misst den Lichtstrom, der auf eine bestimmte Flächeneinheit (z. B. einen Schreibtisch oder einen Fußboden) fällt.

Ø  Lux (lx) : Lumen pro Quadratmeter (Metrisches System, weltweit verwendet).

Ø  Foot-candle (fc) : Lumen pro Quadratfuß (Imperiales System, verwendet in den USA).

Umrechnungsformel:

1 Foot-Candle ≈ 10,76 Lux
(Faustregel: 1 fc entspricht ungefähr 10 Lux)

07. Leuchtdichte (cd/m² oder Nits)

Wie hell erscheint es dem Auge?
Die Beleuchtungsstärke ist das Licht, das auf die Wand trifft;  die Leuchtdichte  ist das Licht, das von der Wand reflektiert wird und ins Auge gelangt. Dies ist der einzige photometrische Wert, den wir tatsächlich wahrnehmen.

08. Lichtausbeute (lm/W)

Wie effizient ist die Umwandlung?

Diese Kennzahl misst, wie effizient eine Lichtquelle elektrische Energie (Watt) in sichtbares Licht (Lumen) umwandelt. Sie ist sozusagen der Kraftstoffverbrauch in der Beleuchtungsbranche.

09. Gleichmäßigkeit (U0)

Die Gleichmäßigkeit ist das Verhältnis der minimalen Beleuchtungsstärke zur durchschnittlichen Beleuchtungsstärke auf einer Oberfläche (Emin / Eavg) . 

Warum das wichtig ist : Weist ein Raum helle und dunkle Bereiche auf (geringe Gleichmäßigkeit), müssen sich unsere Augen ständig anpassen, was zu visueller Ermüdung führt. Ein Gleichmäßigkeitsverhältnis von nahezu 1,0 ist ideal, aber schwer zu erreichen; über 0,4 gilt in den meisten Arbeitsbereichen als Standard.

10. Reflexionsgrad

Dies ist der Prozentsatz des Lichts, den eine Oberfläche reflektiert anstatt zu absorbieren.

Gestaltungstipp : Sie können dieselben Leuchten in zwei verschiedenen Räumen verwenden. Hat Raum A jedoch schwarze Wände (geringe Reflexion) und Raum B weiße Wände (hohe Reflexion), wirkt Raum B deutlich heller. Bei der Lichtplanung muss stets das Material des Raumes berücksichtigt werden.

Teil 3: Farbwissenschaft & Qualität

Die meisten Hersteller begnügen sich mit dem Farbwiedergabeindex (CRI). Doch für anspruchsvolle Projekte – Museen, Einzelhandel und Luxushotellerie – reichen Standardwerte nicht mehr aus. Hier ein detaillierter Einblick in die moderne Farbqualität.

11. Farbtemperatur (CCT) und die Kruithof-Kurve

Die Farbtemperatur (CCT) misst die „Wärme“ oder „Kälte“ des Lichts in Kelvin (K). Bei der Festlegung der CCT geht es aber nicht nur um die Wahl eines Zahlenwerts, sondern auch um psychologische Aspekte und Komfort.

Dies führt uns zur  Kruithof-Kurve . Dieses Prinzip erklärt, dass der Sehkomfort von der spezifischen Kombination aus  Helligkeit (Lux)  und  Farbtemperatur (CCT) abhängt .

Das Prinzip : Gedämpftes Licht wirkt natürlich, wenn es warm ist (denken Sie an eine Kerze oder einen Sonnenuntergang). Helles Licht wirkt natürlich, wenn es kühl ist (denken Sie an einen sonnigen blauen Himmel).

Die Falle : Bei hoher Farbtemperatur (z. B. 6000 K) und geringer Helligkeit wirkt der Raum unheimlich oder kalt, wie an einem trüben Wintertag. Umgekehrt kann hohe Helligkeit bei sehr warmem Licht (z. B. 2700 K) als extrem heiß und unnatürlich empfunden werden.

Referenz:  https://en.wikipedia.org/wiki/Kruithof_curve 

12. CRI vs. TM-30 (Beyond Standard Color Rendering)

For decades, CRI (Ra) was the standard. It calculates the average score of 8 pastel colors (R1-R8).

Ø The Flaw of CRI: It ignores R9 (Saturated Red). A light source can score CRI 80 but fail miserably at rendering red tones (making skin look sickly or meat look brown). For quality projects, always demand R9 > 50.

Enter TM-30-15: The New High-Definition Standard
TM-30 is the modern, comprehensive system developed by the IES. It evaluates 99 color samples (instead of CRI's 8) and provides two critical metrics:

1. Rf (Fidelity Index): Similar to CRI, it measures how close the color is to natural light. (Scale 0-100).

2. Rg (Gamut Index): This measures saturation.

Rg = 100: Normal saturation.

Rg > 100: Colors look more vivid (oversaturated).

Rg < 100: Colors look dull (desaturated).

How to Read the Color Vector Graphic:

When looking at a TM-30 report, you will see a circle.

l Black Circle: Represents the reference source (Sunlight).

l Red Shape: Represents your LED light.

l Interpretation: If the red line pushes outside the black circle, that specific color (e.g., red or blue) will appear more vivid. If it shrinks inside, the color will look dull. This visual tool is essential for retail lighting design where "pop" is required.

Reference: https://en.wikipedia.org/wiki/Color_rendering_index 

13. SDCM & Binning (MacAdam Ellipse)

Have you ever installed 10 downlights, and noticed that two of them look slightly pinkish or greener than the others? This is a Binning issue.

We measure color consistency using the MacAdam Ellipse (or SDCM - Standard Deviation Colour Matching).

l The Concept: It defines a zone on the color chart where the human eye cannot distinguish the difference between two colors.

l 3-Step MacAdam: The gold standard for architectural lighting. The color difference is virtually invisible to the human eye.

l 5-Step MacAdam: Acceptable for general spaces (like warehouses), but noticeable if you look closely.

l 7-Step MacAdam: Cheap LEDs. Visible color variations are guaranteed.

Part 4: Optical Distribution & Glare Control

A great chip is useless without a great lens. This section covers how we control light to ensure it lands where we want it—without hurting our eyes.

14. Glare (UGR)

Glare isn't just "too much light"; it's light entering the eye at the wrong angle, causing discomfort or disability. We quantify this using UGR (Unified Glare Rating). Lower numbers mean better visual comfort.

Standard UGR Thresholds:

15. Shielding Angle (Cut-off Angle)

This is a physical attribute of the fixture design. It is the angle measured from the horizon down to the point where the light source first becomes visible.

Why it matters: A "Deep Baffle" design increases the shielding angle (e.g., >30°). This hides the bright LED chip from view, ensuring that you see the light effect on the object, not the light source itself. This is the hallmark of luxury lighting.

16. Beam Angle vs. Field Angle

These two are often confused, leading to messy lighting designs.

l Beam Angle (FWHM): The angle where light intensity drops to 50% of the center max brightness. This is your "primary" cone of light.

l Field Angle: The angle where light intensity drops to 10%.

l The Trap: A fixture might have a narrow 20° Beam Angle but a wide 60° Field Angle. This creates a "soft edge" or spill light that might unintentionally illuminate surrounding areas. For precise accent lighting, you want the Beam and Field angles to be relatively close.

17. Light Pollution (Dark Sky & ULR)

For outdoor projects, controlling where light doesn't go is as important as where it does go.

l ULR (Upward Light Ratio): The percentage of light emitted above the horizontal plane (skyward).

l Dark Sky Compliant: Fixtures designed with ULR = 0%. They eliminate "Sky Glow," protecting wildlife and our view of the stars. In many modern cities, this certification is mandatory for planning permission.

Part 5: Electrical & Mechanical Terms

The longevity of an LED fixture rarely depends on the LED chip itself. It depends on the electronics and the build quality. Here is what to check on the spec sheet.

18. LED Driver (Constant Current vs. Voltage)

The driver is the heart of the LED system.

l Constant Current (CC): The driver regulates the amperage (e.g., 350mA, 700mA). Used for most downlights, track lights, and high bays. It offers better efficiency and lifespan control.

l Constant Voltage (CV): The driver provides a fixed voltage (e.g., 12V, 24V). Primarily used for LED Strips and parallel circuits where the load length varies.

19. Power Factor (PF)

PF measures how effectively a device uses electricity, ranging from 0 to 1.

l The Benchmark: A PF > 0.9 is the industry standard for commercial lighting.