Seminar Lichtmesstechnik

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1 Seminar Lichtmesstechnik Referent: Firmenanschrift: Uwe Müller Gossen Foto- und Lichtmeßtechnik GmbH Wunnensteinstr.8/6 Lina-Ammon-Str Asperg Nürnberg Asperg, September 2004 Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 1

2 Rechtsbezug Geschlossene Räume DIN Notbeleuchtung DIN Tageslicht in Innenräumen DIN Beleuchtung mit künstlichem Licht - ArbstättV - ASR 7/3 Künstliche Beleuchtung - ASR 7/4 Sicherheitsbeleuchtung - ASR 41/3 Künstliche Beleuchtung für Arbeitsplätze und Verkehrswege im Freien - BGR 131 Arbeitsplätze mit künstlicher Beleuchtung und Sicherheitsleitsysteme DIN EN Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten (ersetzt teilw. DIN 5035) DIN EN Licht und Beleuchtung - Grundlegende Begriffe (Deutsche Fassung EN 12665:2002) DIN EN Licht und Beleuchtung Messung und Darstellung photometrischer Daten von Lampen (Norm-Entwurf) DIN EN Ergonomische Anforderungen für Tätigkeiten an optischen Anzeigeeinheiten in Flachbauweise DIN EN Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten (ersetzt DIN Bildschirmarbeitsplätze) DIN EN ISO Ergonomische Anforderungen und Empfehlung für die Arbeitsumwelt bei Bildschirmarbeit DIN EN Licht und Beleuchtung teilw. Ersatz v. DIN 5035, DIN u. DIN DIN EN Licht und Beleuchtung Ersatz für DIN DIN EN Sporthallen (ersetzt DIN 18032) Im Freien DIN Straßenbeleuchtung (ersetzt teilw. DIN 5044, DIN 67528) DIN Beleuchtung von Schleusenanlagen DIN Beleuchtung von Fußgängerüberwegen mit Zusatzbeleuchtung DIN Beleuchtung von Straßentunnel und Unterführungen DIN Beleuchtung unterirdischer Bahnanlagen, Richtlinien DIN EN Beleuchtung von Parkplätzen und Parkbuchten - Richtlinien für die Beleuchtung der Verkehrsanlagen an den Bundesautobahnen (Verkehrsblatt 8/1986) DIN EN Beleuchtung von Sportstätten (ehem. DIN ) DIN EN Anlagen zur Verkehrssteuerung Warn- und Sicherheitsleuchten DIN EN Ortsfeste Verkehrsbeleuchtung (ersetzt teilw. DIN 5044) ISO/CIE 16508: Photometrische Eigenschaften von runden Signalleuchten mit 200 mm Durchmesser Sonstige DIN Lichttechnische Bewertung von Scheinwerfern DIN Langnachleuchtende Pigmente und Produkte Medizintechnik DIN Betrachtungsgeräte und bedingungen DIN Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben DIN V (Februar 2002) Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Abnahmeprüfung an Bildwiedergabegeräten Röntgen-Verordnung (RöV) - RdSchr. D. EMU v RS II /1 IEC QS-RL nach 16 und 17 der RöV DIN Künstliche Beleuchtung Zahnarztpraxen Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 2

3 Messtechnik DIN Grundlagen der Messtechnik - Grundbegriffe, Anwendung, Messung, Auswertungen DIN Lichtmessung CIE Methods of characterizing illuminance meters and luminance meters: Performance, characteristics and specifications DIN EN ISO/IEC Allg. Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- u. Kalibrierlaboratorien Norm-Enwürfe: DIN EN Messung und Darstellung photometrischer Daten von Lampen und Leuchten CIE S 008:2001 Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen Normen in Bearbeitung: TC 2-46 Messung und Beurteilung von Leuchtdioden TC 5-09 Beleuchtung von Sportstätten TC 5-13 Beleuchtung von Arbeitsplätzen im Freien TC 5-19 Notbeleuchtung Messtechnik DIN 5032 Lichtmessung DIN Lichtmessung; Photometer; Begriffe Eigenschaften und deren Kennzeichnung DIN Klasseneinteilung von Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemeßgeräten Arbeitsstätten :Rechtsbezug DIN Tageslicht in Innenräumen - Messung DIN Beleuchtung mit künstlichem Licht - Messung und Bewertung DIN EN Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten (teilw. Ersatz v. DIN 5035, DIN u. DIN 67528) DIN EN Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten (Ersatz DIN Bildschirmarbeitsplätze) DIN EN ISO Ergonomische Anforderungen und Empfehlung für die Arbeitsumwelt bei Bildschirmarbeit DIN 1838 Notbeleuchtung ArbstättV ASR 7/3 Künstliche Beleuchtung ASR 7/4 Sicherheitsbeleuchtung ASR 41/3 Künstliche Beleuchtung für Arbeitsplätze und Verkehrswege im Freien BGR 131 Arbeitsplätze mit künstlicher Beleuchtung und Sicherheitsleitsysteme Anforderungen an die den Arbeitsschutz für die Beleuchtung von Arbeitsstätten geregelt durch: Arbeitsstättenverordung (ArbstättV) Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 3

4 Arbeitsstättenrichtline (ASR) Berufsgenossenschaftliche Richtline (BGR) DIN 5035, in der auf auf die ASR bzw. BGR verwiesen wird wurde zwischenzeitlich teilweise ersetzt durch DIN EN Bei der Anwendung von DIN EN wird heute geltendes Recht in Bezug auf DIN 5035 erfüllt. Ausnahme: geänderte Wartungswerte (DIN früher: Nennwerte) Die wichtigsten Änderungen in DIN EN Bereich der Sehaufgabe und des unmittelbaren Umgebungsbereichs - Wartungswerte der Beleuchtungsstärke - neues Verfahren zur Bewertung der Direktblendung (UGR) - neue Grenzwerte zur Bewertung der Reflexblendung bei der Beleuchtung von Bildschirmarbeitsplätzen Kriterien der Beleuchtung als Voraussetzung der Beleuchtungsqualität - ausreichende Beleuchtungsstärke gemäß Tabellen der ASR - harmonische Leuchtdichteverteilung (Gleichmäßigkeit) - Begrenzung von Direkt- und Reflexblendungen, sowie von Schleierreflexionen - passende Lichtfarbe und Farbwiedergabe - Einbezug des Tageslichts Beleuchtungsstärke (E m ) - Wartungswert Die Beleuchtungsstärke beeinflusst unmittelbar die Sehleistung. Die in der Norm festgelegten Werte der Beleuchtungsstärke für den Bereich der Sehaufgabe und den unmittelbaren Umgebungsbereich sind Wartungswerte. Diese Wartungswerte dürfen im Mittel einer Bewertungsfläche nicht unterschritten werden Wartungswerte sind Werte zu dem Zeitpunkt an dem eine Wartung durchzuführen ist. Ortsfeste Beleuchtung DIN EN Straßenbeleuchtung DIN EN Methoden zur Messung (teilw. Ersatz für DIN , DIN , DIN 67528) Für Licht- und Beleuchtungstechniker Beleuchtungsstärkemessungen sind erforderlich bei Planung und Installation von Beleuchtungsanlagen und deren Überprüfung und Überwachung und zur Definition der Beleuchtungsverhältnissen aus hygienischen, physiologischen, psychologischen oder Sicherheitsgründen. Geltungsbereiche, Begriffe, Aufgaben, Anforderungen und praktische Richtlinien sind weitgehend durch Normen festgelegt. Nach Berufsgenossenschaftlichen Regeln (BGR 131) sind Beleuchtungsanlagen alle 3 Jahre durch einen Sachkundigen u.a. auf die Einhaltung der lichttechnischen Werte hin zu prüfen. Für die Einhaltung der 3-Jahrsfrist ist der Unternehmer verantwortlich, also der Betreiber der Beleuchtungsanlage Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 4

5 Anwendungsbeispiele für Beleuchtungsstärke- (lx) und Leuchtdichtemessungen (cd/m²) - Planung und Installation von Beleuchtungsanlagen und deren Überwachung wegen Alterung, Verschmutzung und Rentabilität - Tageslicht in Innenräumen (DIN 5034) Teil 5 Messung 3. Anforderungen an Photometer Die Meßunsicherheit von Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemeßgeräten wird durch verschiedene Eigenschaften bestimmt (siehe DIN 5032 Teil 6). Eine Klasseneinteilung dieser Geräte ist in DIN 5032 Teil 7 angegeben. Messungen können ausgeführt werden mit Meßgeräten der - Klasse A für Präzisionsmessungen - Klasse B für Betriebsmessungen - Klasse C für orientierende Messungen 3.2. Leuchtdichtemeßgerät Der Meßfeldwinkel des Leuchtdichtemeßgerätes soll > 1 und < 10 sein Die Messung der Beleuchtungsstärke wird mit Beleuchtungsstärkemeßgeräten (Luxmeter/Lichtmesser) durchgeführt. Sie erfolgt am Ort der Tätigkeit während der Tätigkeit des Arbeitnehmers. Falls die Höhe des Tätigkeitsbereiches nicht eindeutig feststeht oder falls Beleuchtungsanlagen neu eingerichtet werden, ist die Nennbeleuchtungsstärke auf eine horizontale Arbeitsfläche von 0,85 m über dem Boden zu beziehen. Bei Verkehrswegen wird an mehreren Stellen längs der Mittellinie des Weges in 0,20 m über dem jeweiligen Niveau des Weges gemessen. Tabelle für Nennbeleuchtungsstärken ist zu beachten Dokumentation: Die Ergebnisse der Gefährdungsbeurteilung sowie die daraus entwickelten Maßnahmen sind schriftlich festzuhalten. Für erhöhte Transparenz und Verbindlichkeit sorgt nämlich (in Betrieben mit mehr als zehn Beschäftigten) die Pflicht des Arbeitgebers, den gesamten Prozeß zu dokumentieren ( 6 Ab-SchG). - Notbeleuchtung (DIN EN 1838) die lichttechnischen Anforderungen an Rettungszeichenleuchten fordern eine mittlere Leuchtdichte des Rettungszeichens von > 200cd/m² und eine Leuchtdichte der Sicherheitsfarbe von > 2 cd/m². Des weiteren wird zwischen grüner Sicherheitsfarbe und weißer Kontrastfarbe eine Gleichmäßigkeit < 1 : 10 und ein Kontrast von 1: 5 bis 1 : 15 gefordert - Überprüfung der Sicherheitsbeleuchtung (nach ASR 7/4 darf der Mindestwert von 1 lx, gemessen auf horizontaler Ebene 0.2 m über dem Fußboden nicht unterschritten werden, für Arbeitsplätze mit besonderer Gefährdung gilt der Faktor 0,1 x Nennbeleuchtungsstärke für den Arbeitsplatz, mind. jedoch 15 lx) - Beleuchtung von Straßentunnel und Unterführungen (DIN 67524) in der Norm ist für lange Tunnel ein Leuchtdichteverlauf, gemessen in cd/m² von Tunneleinfahrt bis ausfahrt festgelegt; des weiteren sind für Fußgängertunnel je nach Bauart und ort Mindest- bzw. mittlere horizontale Beleuchtungsstärken festgeschrieben. - Straßenbeleuchtung (ersetzt DIN 5044) in der Norm sind Nennleuchtdichten bezogen auf Straßenart und Verkehrsstärke festgelegt. Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 5

6 - Teil 4 Nr.3:...Wenn die Messdaten für den Vergleich mit berechneten Daten erforderlich sind, ist höchste Genauigkeit zu verlangen, um sicherzustellen, dass ein aussagefähiger Vergleich vorgenommen werden kann. - Teil 4 Nr.7 Messung der Beleuchtungsstärke...gefordert werden Luxmeter gemäß CIE 53:1982 und CIE 69:1987 Teil 4 Nr.8 Messung der Leuchtdichte...gefordert werden Leuchtdichtemessgeräte gemäß CIE 53:1982 und CIE 69: Anstrahlung von Gebäuden, Türmen, Schornsteinen Bundes-Immissionschutz-Gesetz (BimSchG ) Lichtimmission - Messung und Beurteilung Unter Abschnitt 4.3 Anforderung an das Beleuchtungstärkemessgerät wird ein Luxmeter der Klasse B nach DIN 5032, Teil 7 gefordert Unter Abschnitt Messung der Leuchtdichte der Blendlichtquelle wird ein Leuchtdichtemessgerät der Klasse B nach DIN 5032, Teil 7 gefordert, sowie einem Winkeldurchmesser von 10 bis 1.B - Beleuchtung von Gewächshäusern und Pflanzenkulturen - Beleuchtung von Museen Für die Medizintechnik DIN Betrachtungsgeräte und bedingungen Teil 1: Anforderungen für die Hersteller und den Betrieb von Betrachtungsgeräten zur Befundung von Durchsichtsbildern in der medizinischen Diagnostik DIN Betrachtungsgeräte und bedingungen Teil 2: Qualitätssichernde Maßnahmen in der medizinischen Diagnostik Prüfverfahren Messgeräte Röntgen-Verordnung (RöV) RdSchr. D. EMU v RS II /1 DIN V (Februar 2002) Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Abnahmeprüfung an Bildwiedergabegeräten IEC QS-RL nach 16 und 17 der RöV Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 6

7 Definitionen: Allgemeinbeleuchtung Gleichmäßige Beleuchtung eines Raumes, die an allen Stellen eines Raumes etwa gleiche Sehbedingungen schafft Arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung mit fester Zuordnung zwischen Leuchten und bestimmten Arbeitsplätzen (Definition des Arbeitsplatzes siehe DIN V ENV 26385) Einzelplatzbeleuchtung Beleuchtung einzelner Arbeitsplätze zu einer Allgemeinbeleuchtung Nennbeleuchtungsstärke Werte der Nennbeleuchtungsstärke sind z.b. in den ASR festgelegt Der Nennwert der Beleuchtungsstärke ist auf den mittleren Alterungszustand der Anlage bezogen. Die Nennbeleuchtungsstärke, die einer bestimmten Art des Raumes bzw. der Tätigkeit zugeordnet wird, bezieht sich auf die Schwierigkeit der Sehaufgabe. Dabei wird vorausgesetzt, daß dieser Wert der Beleuchtungsstärke in seiner Auswirkung auf die Sehleistung, wie Direktblendung, Reflexblendung und Kontrastminderung, ungeeignete Lichtfarbe und Farbwiedergabe, beeinträchtigt wird. Die Zuordnung eines bestimmten Wertes der Nennbeleuchtungsstärke zu einer Sehaufgabe beziehen sich auf normalsichtige Menschen.. Ein nicht vollständig durch Sehhilfen korrigierter Sehfehler kann durch ein höheres Beleuchtungsniveau ganz oder teilweise kompensiert werden. Planungs- und Mindestwerte Für die Planung soll der Wert der Nennbeleuchtungsstärke mit einem Planungsfaktor von mindestens 1,25 multipliziert werden. Der arithmetische Mittelwert der Beleuchtungsstärke an den Arbeitsplätzen darf, unabhängig vom Alterungszustand der Beleuchtungsanlage, den 0,8-fachen Wert der Nennbeleuchtungsstärke nicht unterschreiten. Dabei darf die Beleuchtungsstärke an keinem Arbeitsplatz zu keiner Zeit den 0,6-fachen Wert der Nennbeleuchtungsstärke unterschreiten. Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 7

8 DIN 5032, Teil 7 (Lichtmessung Klasseneinteilung von Beleuchtungsstärkeund Leuchtdichtemeßgeräten) Zweck der Norm ist es, die mit einem Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichtemeßgerät erreichbare Meßgenauigkeit durch einen Wert der Klasse des Gerätes zu beschreiben und damit eine einfache Vergleichsmöglichkeit der Güte dieser Geräte zu bieten. Max. Gerätefehler u. weitere Eigenschaften nach DIN 5032 Teil 6 bzw. Teil 7 (Beleuchtungsstärkemeßgeräte) Bez. DIN C 5032 C DIN B 5032 B 1. V (λ) Anpassung f 1 9 8,3 6 3 % 2. UV-Empfindlichkeit u 4 0, ,025 % 3. IR-Empfindlichkeit r 4 0, ,025 % 4. Räumliche Bewertung f % 5. Linearitätsfehler f 3 5 1,5 2 1 % 6. Fehler des Anzeigegeräts f 4 7,5 0,5 4,5 0,5 % 7. Temperaturkoeffizient α o, α ,14 1 0,14 %/K 8. Ermüdung f 5 2 n.m. 2) 1 n.m. 2) % 9. Moduliertes Licht f 7 1 0,3 0,5 0,3 % 10. Abgleichfehler f ,8 % 11. Gesamtfehler 1) f ges 20 3) 15 3) 10 3) 8 3) % 11. Untere Grenzfrequenz f u Hz 12. Obere Grenzfrequenz f o khz 1) Beim Gesamtfehler ist die Unsicherheit des beim Kalibrieren verwendeten Normals (nach Prüfschein) eingeschlossen. 2 ) n.m. = nicht messbar 3) f 1, u, r, f 2,, f 3, f 4, α. 10 K, f 5, f 7, f 11, zzgl. Kalibrierunsicherheit des Normals Über den Klassen C und B gibt es noch die Klassen A und L. Ein Gerät, das durch eine der genannten Klassen gekennzeichnet ist, darf mit seinen Einzelfehlern und dem Gesamtfehler die in den entsprechenden Klasse genannten Fehlergrenzen nicht überschreiten. (Anmerkung: Es ist zu beachten, daß die Summe aller zugelassenen Einzelfehler größer als der zugelassene Gesamtfehler ist. Hersteller, die klassifizierte Geräte anbieten, müssen die Spezifikationen Ihrer Geräte veröffentlichen; Hersteller, die nur einzelne Punkte dieser geforderten Mindestanforderungen bekannt geben bieten keine klassifizierten Geräte an der Gesamtfehler der Messungen liegt mit Sicherheit über den geforderten Werten! Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 8

9 Max. Gerätefehler u. weitere Eigenschaften nach DIN 5032 Teil 6 bzw. Teil 7 (Leuchtdichtemeßgeräte) 1. V (λ) Anpassung f 1 6 % 2. UV-Empfindlichkeit u 2 % 3. IR-Empfindlichkeit r 2 % 4. Räumliche Bewertung f 2 (g) 6 % 4a. Einfluß der Umfeldleuchtdichte f 2 (u) 2 % 5. Linearitätsfehler f 3 2 % 6. Fehler des Anzeigegeräts f 4 4,5 % 7. Temperaturkoeffizient α o, α 25 1 %/K 8. Ermüdung f 5 1 % 9. Moduliertes Licht f 7 0,5 % 9a. Polarisationsfehler f 8 2 % 10. Abgleichfehler f 11 1 % 11. Fokussierfehler f 12 1 % 12. Gesamtfehler 1) f ges 10 % 13. Untere Grenzfrequenz f u 40 Hz 14. Obere Grenzfrequenz f o 10 4 khz 1) Beim Gesamtfehler ist die Unsicherheit des beim Kalibrieren verwendeten Normals (nach Prüfschein) eingeschlossen. 2) f 1, u, r, f 2 (g), f 2 (u),, f 3, f 4, α. 10 K, f 5, f 7, f 8, f 11, f 12 zzgl. Kalibrierunsicherheit des Normals Bez. DIN B V (λ) Anpassung Bei einwandfreien Messungen muß das Licht gemäß der Augenempfindlichkeit bewertet werden, und zwar nach der international vereinbarten Spektralempfindlichkeit V(λ) des helladaptierten Auges. Diese Kurve stellt den Mittelwert dar, der bei einer größeren Anzahl von Versuchspersonen ermittelt wurde. Das verwendete Silizium-Fotoelement wurde mit Korrektionsfilter so gut an die Spektralempfindlichkeit des Auges angepaßt, daß es gemäß DIN 5032, Teil 7 in die Genauigkeitsklasse C beim Mavolux 5032C und in die Genauigkeitsklasse B beim Mavolux 5032B eingestuft werden kann. Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 9

10 Räumliche Bewertung Zum Messen schräg einfallenden Lichtes ist es notwendig, daß die Bewertung durch den Empfänger kosinusgetreu erfolgt. Senkrecht auf eine Empfängerfläche A einfallendes Licht hat die Beleuchtungsstärke E 0. Bei schrägem Lichteinfall unter dem Einfalls- Winkel ε verringert sich der Querschnitt des die Empfängerfläche treffenden Lichtbündel auf A x cos ε. Demzufolge ist die Beleuchtungs- Stärke E (ε) beim Einfallswinkel ε: E (ε) = E 0 x cos ε. Die Kosinuskorrektur wird beim Beleuchtungs- Stärkemesser durch ein hervorstehenden Diffusor erzielt. Gossen Foto- und Lichtmesstechnik GmbH 10