Beleuchtungspraxis. Außenbeleuchtung

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1 Beleuchtungspraxis Außenbeleuchtung

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3 Beleuchtungspraxis Außenbeleuchtung 1

4 Impressum 1. Auflage Oktober 2009 TRILUX GmbH & Co. KG Heidestraße D Arnsberg Alle Rechte vorbehalten. Printed in Germany ISBN Alle Angaben sind sorgfältig erstellt. Irrtum vorbehalten. Für Hinweise auf eventuelle Fehler sind wir stets dankbar. Farbabweichungen sind drucktechnisch bedingt. DIN- und EN-Normen sowie Harmonisierungsdokumente und Normen anderer CEN-Länder sind beim Beuth-Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, D Berlin, erhältlich. Dieses Buch wurde umweltschonend auf PEFCzertifiziertem Papier gedruckt. 2

5 Vorwort Technische Informationen über Licht- und Elektro - technik haben bei TRILUX eine über 50-jährige Tradition erschien der TRILUX-LICHTRATGEBER mit Grundlagen über Licht- und Beleuchtungstechnik, 1960 die 2. aktualisierte und 1964 die erweiterte 3. Auflage. Dem Produktionsprogramm Außenleuchten entsprechend waren darin auch Grundlagen der Außenbeleuchtung und Beispiele ausgeführter Außen beleuchtungsanlagen enthalten. In den folgenden Jahren haben wir die wichtigsten Informationen über normgemäße Straßen- und Außenbeleuchtung in dem jeweiligen technischen Anhang unserer Außenleuchtenkataloge und in Spezialprospekten zusammengefasst. Zusätzlich haben wir mit einer Vielzahl Technischer Informationen allgemeine und spezielle Themen der angewandten Licht- und Elektrotechnik der Innen- und Außenbeleuchtung aufgegriffen. Mit der Beleuchtungsplanung Lichttechnik Elektrotechnik (1. Auflage 1996, 2. Auflage 1997) hat TRILUX eine umfangreiche Planungshilfe zur Lichtund Beleuchtungstechnik und angrenzender Gebiete der Elektrotechnik erstellt. Dieses Buch wurde von Planern und Beratern, Entscheidern und Installateuren, Vertriebskreisen und Fachleuten der Lichttechnik, insbesondere auch der Außenbeleuchtung, als kompaktes Handbuch und hilfreiche Unterstützung für die praktische Arbeit gerne genutzt. Aufgrund neuer Erkenntnisse in der Außenbeleuchtung, die auch in die europäische Norm EN Straßenbeleuchtung eingeflossen sind, haben wir dem aktuellen Informationsbedarf entsprechend die Planungshilfe Licht für Europas Straßen Beleuch tung von Straßen, Wegen und Plätzen nach DIN EN (1. Auflage 2005) erstellt. Das vorliegende Buch ist der 2. Teil der zweibändigen Buchreihe "Beleuchtungspraxis". Dem ist der Band Beleuchtungspraxis Innenbeleuchtung im März 2007 (1. Auflage) vorausgegangen. Der Inhalt des vorliegenden Buches wurde gegenüber unseren früheren Publikationen zur Außenbeleuchtung nicht nur aktualisiert, sondern um weitere Anwendungsgebiete ergänzt. Diverse spezielle Querschnittsthemen, wie z. B. Licht und Stadtgestaltung und Licht und Ökologie, erweitern den bisher auf die klassische Licht- und Beleuchtungstechnik begrenzten Themenumfang im Hinblick auf eine zeitgemäße Beleuchtungspraxis. In weiteren Kapiteln werden die zugehörigen Informationen aus den Bereichen Elektrotechnik, Leuchten und Lampen vermittelt. Die einschlägigen nationalen und europäisch harmonisierten Regelwerke der Lichttechnik und Elektrotechnik wurden eingearbeitet. Es wurde ferner der Entwicklung Rechnung getragen, dass der Einsatz von Elektronik in der Beleuchtungstechnik die ökologischen und ökonomischen Anforderungen an lichttechnische Produkte und Anlagen zum Nutzen der Anwender und zum Schutz der Umwelt wesentlich steigert. Energieeinsparung und Klimaschutz sind weltweit aktuelle Themen, für die an mehreren Stellen dieses Buches sehr praktische Empfehlungen gegeben werden. Verkehrsgerechte Beleuchtung kann Energieressourcen sparen. Intelligente Beleuchtungselektronik ist das Werkzeug dazu. Dieses Buch soll Voraussetzungen schaffen, qualitätsgerechte Produkte der Beleuchtungstechnik mit kompetentem technischem, gestalterischem und umweltbewusstem Anspruch an Ingenieurwissen und mit einem hohen Nutzwert sicher anzuwenden und dafür die richtigen Investitionsentscheidungen zu treffen. Insofern geben wir allen Lichtinteressierten wichtige Grundlagen für die Gestaltung bedarfs- und menschengerechter Außenbeleuchtungsanlagen an die Hand und wünschen uns eine ähnlich große Resonanz wie auf unsere seit über 50 Jahren publizierten Informationen über Licht und Beleuchtung. D Arnsberg, im Oktober 2009 TRILUX GmbH & Co. KG 3

6 Inhalt Impressum 2 Vorwort 3 Inhalt 4 1 Außenbeleuchtung Gute Beleuchtung Gütemerkmale der Beleuchtung Beleuchtung von Arbeitsstätten Straßenbeleuchtung Straßenbeleuchtung Konfliktzonen Tunnelbeleuchtung Beleuchtung von Parkplätzen Beleuchtung von Fußgängerbereichen und Radfahrwegen Beleuchtung von Sportstätten Anstrahlungen Licht und Stadtgestaltung Beleuchtung von Wasserstraßen Objektschutzbeleuchtung Licht und Unfallgeschehen Licht und Ökologie Licht und Ökonomie Planung der Beleuchtung Messung der Beleuchtung Beleuchtungsanlagen Elektrotechnik Komponenten Betrieb Leuchten Der erweiterte Qualitätsbegriff Lichttechnische Eigenschaften Elektrotechnische Eigenschaften Technologische Eigenschaften Gestalterische Eigenschaften Schaltbilder 327 4

7 4 Lampen Lampenarten Lampeneigenschaften Lampendaten 350 Anhang 356 Glossar 356 Literatur 362 Normeninstitute 368 Lichttechnische Gesellschaften 369 Stichwortverzeichnis 370 5

8 1 Außenbeleuchtung

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10 1 Außenbeleuchtung 1.1 Gute Beleuchtung Ein Blick zurück Wenn man die Frage nach einer guten Außenbeleuchtung stellt, muss man sehr weit in die Menschheits - geschichte zurückblicken. Der Mensch hat vor mehr als Jahren begonnen, mit Feuer als künstlichem Licht die Dunkelheit zu verdrängen. Im Altertum und im Mittelalter war der Feuerplatz im Dorf der bevorzugte Versammlungsort mit Licht und Wärme. Später kamen Fackeln als technischer Fortschritt" hinzu, die aus in Fett, Tran oder Pech getauchtem Reisig, Stroh oder Gewebe bestanden und die man auch mit sich führen konnte. Es gab die Hof- und Wegbeleuchtung mit tragbaren aber auch auf Stangen befestigten Feuerkörben. Um räuberischen Überfällen Herr zu werden, richtete Paris 1363 eine Nachtwache ein, die bewaffnet und mit Fackeln ausgestattet war soll den Londoner Bürgern befohlen worden sein, in den Nächten der Wintermonate von Allerheiligen (Anfang November) bis Lichtmess (Anfang Februar) brennende Laternen an den Häusern anzuordnen. Eine Verordnung aus dieser Zeit befahl den Londonern auch nachts ein Licht mit sich zu führen. Der französische König LUDWIG XI. ( ) ordnete an, dass jeder Pariser in die Fenster seines Hauses eine brennende Laterne zu setzen habe. Die Handelsherren ließen nachts in den Straßen fahrbare Feuerbecken für die Wachen als Schutz vor Kriminellen aufstellen. Vom 16. Jahrhundert an zeigten sich erste Ansätze einer andauernden öffentlichen Beleuchtung. Es wurden dazu in vielen europäischen Großstädten Vorschriften erlassen, wonach jedes Haus durch Heraushängen eines Lichtes zur Beleuchtung wichtiger Wege beitragen musste. Die künstliche Beleuchtung war verordnete Bürgerpflicht wurde in Paris verfügt, dass an den Enden sowie in der Mitte jeder Straße Pechund Kienspanpfannen aufzustellen bzw. an Seilen abzuhängen seien. Damit war die erste öffentliche Beleuchtung entstanden wurden in London die ersten Öllaternen aufgestellt und 1667 ersetzte Paris die Pech- und Kienpfannen durch Öllaternen. Gleiches geschah 1679 auch an jedem dritten Haus in Berlin. Die private Häuserbeleuchtung wurde in Paris ab 1667 durch 2700 stadteigene Einheitslaternen ersetzt, die zwei Tüllen hatten, um je nach Bedürfnis starkes oder dünnes Licht brennen zu lassen. An die Stelle der privaten trat nun die kommunale Beleuchtung. Als erste Stadt in Deutschland hatte Hamburg etwa 400 Laternen zur Beleuchtung der Straßen auf gestellt, die mit Walöl aus Grönlandfängen gespeist waren. In der Straßenbeleuchtung dominiert nun allenthalben die Ölbeleuchtung. 8

11 1.1-1 Fahrbare Straßenlaterne mit Pechkorb im 15. Jahrhundert (links) und Kesselflicker unter einer Straßenlaterne im 18. Jahrhundert 1684 erhielt auch London eine städtische Straßen - beleuchtung, zuvor 1681 Kopenhagen folgte Wien, erst 1721 St. Petersburg. Leipzig stellte 1702 für die Straßen 750 Öllaternen auf und begründet das damit, dass durch die bisherige Beleuchtung mit Fackeln und Pechpfannen sehr große Feuergefahren bestünden übertrug London die Pflege der Straßenlaternen einer speziellen Gesellschaft. In vielen Städten setzten sich die Erkenntnisse der Polizey-Wissenschaft durch, dass die Laternen nicht alleine zur Bequemlichkeit und Zierde dienen, sondern auch der nächtlichen Sicherheit wurde auf Forderung der Pariser Polizei die Effektivität der Öllaternen durch Einsatz optischer Mittel verbessert: Ein Dachreflektor und Parabolreflektoren an den einzelnen Ölbrennstellen in der Laterne lenkten das Licht in die Breite und Tiefe und gaben der Laterne den Namen Réverbère (franz. Metallspiegel zur Lichtreflexion). Im späten 18. Jahrhundert standen in Paris 3500 Réverbèren, 1770 auch die ersten in Nürnberg und 1791 in Frankfurt am Main. Für die Polizeiverwaltung war die Beleuchtung für die Aufrechterhaltung von Sicherheit und Ordnung sehr wichtig und wurde auch auf deren Rechnung unterhalten. Petroleum mit seiner geringeren Viskosität und daher besseren Brenneigenschaften hat zwar einige Vorteile gegenüber den Ölen, hat aber in der Außenbeleuchtung eher eine untergeordnete Rolle gespielt. Petroleum war der bevorzugte Brennstoff für die Innenraumbeleuchtung Idyllische kleine Straße im Amsterdam mit Öllaternen um wurde von Winsor in London die erste Straße (ein Teil der Pall Mall) mit Gas be leuchtet. Paris folgte 1815 und in Deutschland brannten die ersten Gaslaternen bereits 1811 am Haus des Professors für Chemie und Hüttenkunde Lampadius in Freiberg in Sachsen übrigens die erste auf dem europäischen Kontinent. Ab 1826 hatte auch Berlin Gaslaternen. Diese Installationen wurden anfangs von der Londoner Imperial-Continental- Gas-Association errichtet, später jedoch von den Städten mit dem Bau eigener Gaswerke übernommen. Die Gas beleuchtung breitete sich aufgrund ihrer vielen Vorteile gegenüber den Öllampen sehr schnell in den europäischen Ländern aus, und es wurde zumindest in den großen Städten übliche Praxis, die Straßen nachts durchgängig zu beleuchten; 1868 bereits in 530 Städten Deutschlands. 9

12 1 Außenbeleuchtung 1.1 Gute Beleuchtung Ein Blick zurück (Fortsetzung) Es gab aber auch Kritiker der fortschreitenden Straßenbeleuchtung, wie eine Notiz aus der Kölnischen Zeitung vom 28. März 1819 zeigt: Schädlichkeit der Straßenbeleuchtung In einem öffentlichen Blatt liest man folgende Gründe gegen Straßenbeleuchtung: Jede Straßenbeleuchtung sey verwerflich 1) aus theologischen Gründen; weil sie als Eingriff in die Ordnung Gottes erscheint. Nach dieser ist die Nacht zur Finsternis eingesetzt, die nur zu gewissen Zeiten vom Mondlicht unterbrochen wird. Dagegen dürfen wir uns nicht auflehnen, den Weltplan nicht hofmeistern, die Nacht nicht in den Tag verkehren wollen; 2) aus juristischen Gründen; weil die Kosten dieser Beleuchtung durch eine indirekte Steuer eingebracht werden sollen. Warum soll dieser und jener für eine Einrichtung zahlen, die ihm gleichgültig ist, da sie ihm keinen Nutzen bringt, oder ihn gar in manchen Verrichtungen stört? 3) aus medizinischen Gründen; Oel- und Gasausdünstung wirkt nachtheilig auf die Gesundheit schwachleibiger oder zartnerviger Personen, und legt auch dadurch zu vielen Krankheiten den Stoff, indem sie den Leuten das nächtliche Verweilen auf den Straßen leichter und bequemer macht, und ihnen Schnupfen, Husten und Erkältung auf den Hals zieht 4) aus philosophisch-moralischen Gründen; die Sittlichkeit wird durch Gassenbeleuchtung verschlimmert. Die künstliche Helle verscheucht in den Gemüthern das Grauen vor der Finsternis, das die Schwachen vor mancher Sünde abhält. Diese Helle macht den Trinker sicher, daß er in Zechstuben bis in die Nacht hinein schwelgt, und sie verkuppelt verliebte Paare 5) aus polizeilichen Gründen; sie macht die Pferde scheu und Diebe kühn 6) aus staatswirtschaftlichen Gründen; für den Leuchtstoff, Oel oder Steinkohlen, geht jährlich eine bedeutende Summe ins Ausland, wodurch der Nationalreichtum geschwächt wird 7) aus volksthümlichen Gründen; öffentliche Feste haben den Zweck, das Nationalgefühl zu erwecken. Illuminationen sind hierzu vorzüglich geschickt. Dieser Eindruck wird aber geschwächt, wenn derselbe durch allnächtliche Quasi-Illuminationen abgestumpft wird. Daher gafft sich der Landmann toller in dem Lichtglanz als der lichtgesättigte Großhändler. Diese allerdings wichtigen Gründe, die unsre Leser vielleicht für Scherz zu nehmen geneigt wären, scheinen an manchen Orten, nach dem dortigen Beleuchtungswesen zu schließen, schon ernsthaftige Beherzigung gefunden zu haben Kölnische Zeitung aus dem Jahre 1819 Infolge der beginnenden elektrischen Beleuchtung geriet die Gasbeleuchtung immer stärker unter Wettbewerbsdruck. Durch Entwicklung des von Auer von Welsbach 1891 entwickelten Gas-Glühkörpers aus einem mit Thoroxyd und Ceroxyd getränktem Gewebe konnte die Temperatur und damit auch die Licht - ausbeute um etwa den Faktor 5 gesteigert und der Gasbeleuchtung für kurze Zeit eine neue Perspektive verschafft werden. Gasbeleuchtung ist heute noch in vielen Städten anzutreffen, in Deutschland z. B. in Berlin (2007 wurden dort noch mehr als Gasleuchten betrieben), Düsseldorf und Dresden gab es in Lyon erste Experimente mit dem elektrischen Bogenlicht, bei dem zwischen zwei Kohlestiften ein Lichtbogen entsteht, der die Kohlen zur Gelbglut bringt. Mit der Entdeckung des elektro-dynamischen Prinzips durch Werner von Siemens 1866 konnte sich die elektrische Beleuchtung gegenüber der Gasbeleuchtung durchsetzen, weil nun anstelle der in der Kapazität begrenzten elektrischen Batterie eine wirtschaftliche Dynamomaschine mit ständigem Energienachschub zur Verfügung stand. Die 1879 von SIEMENS & HALSKE entwickelte Differentialbogenlampe be herrschte nun die elektrische Straßenbeleuchtung, erstmals 1882 in Berlin. Hugo Bremer aus Neheim an der Ruhr, heute ein Stadtteil von Arnsberg, verbesserte mit den Effektkohlen ( Bremer Licht ) die Lichtfarbe und Lichtausbeute, indem er den Reinkohlestäben Calcium-, Magnesium-, Kalium- und Natrium-Bromide und -Fluoride beimischte. Dadurch verlagerte sich der Ort der Lichterzeugung von den glühenden Kohlestiften in die zwischen den Kohlestiften unter atmosphärischem Druck ablaufende Gasentladung. Eine bis zum Drei fachen höhere Lichtausbeute und eine wärmere Lichtfarbe waren die Folgen. Für die Prachtstraßen der großen Städte konnten sich Bogenlampen trotz höherer Investitions- und Betriebskosten wegen ihres hohen Lichtstroms gegenüber der Gasbeleuchtung durchsetzen. So wurden Ladenund Straßenschilder ohne Schwierigkeit lesbar und Gesichtszüge von Personen können bereits aus größerer Entfernung erkannt werden berichtete die Presse damals. Aber gerade diese neue Lichtfülle wurde neben den höheren Kosten auch als Nachteil angesehen. Die Gasbeleuchtung war zudem für die Kommunen deswegen preiswerter, weil die Kapazität der Gaswerke auf den Gasbedarf für Heizen und Kochen am Tage abgestimmt war und die Gasmengen nachts durch die Beleuchtung genutzt werden konnten wird als das Jahr der Erfindung der Kohlefaden- Glühlampe durch den Amerikaner Thomas Alva Edison genannt, der es im Gegensatz zu einigen seiner Zeit - genossen verstand, seine Entwicklungen weltweit kommerziell zu vermarkten. In der Straßenbeleuchtung finden wir die ersten Glühlampen (anfangs mit Osmium- später mit Wolframdrähten) in umgebauten Gaslaternen, die zunehmend die Bogenlampen ersetzen. In den Straßen von Berlin gab es 1901 neben der Überzahl von Gas laternen 480 Bogenlampen und schon 112 Glühlampen-Leuchten waren es etwa elektrische Brennstellen. Das waren 20% aller Stra ßen - leuchten, 80% waren immer noch Gaslaternen. Von der öffentlichen Beleuchtung in Paris wird 1937 berichtet: 35% wird noch mit Gas, 65% mit Elektrizität betrieben hatte man 7000 elektrische Brenn - stellen, 1937 waren es stellte OSRAM auf der Weltausstellung die erste (Niederspannungs-)Leuchtstofflampe, eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe, vor. Parallel wurde auch die Natriumdampf-Niederdrucklampe entwickelt und bereits in den beginnenden 1930er Jahren in der Straßenbeleuchtung eingesetzt, vornehmlich in den Niederlanden. Ein großer Schritt in der Lampentechnologie war die Entwicklung der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe. Die erste Straßenbeleuchtung mit Hochdrucklampen 1000 W wurde 1931 in Berlin ausgeführt. Auch in den Niederlanden, England und den USA gab es erste Versuchsanlagen. Ab 1932/33 standen solche Lampen in den Leistungen 250 W, 500 W und 1000 W zur Verfü- 10

13 gung, die auch bald Eingang in die Straßen- und Platzbeleuchtung fanden. Ab 1950 wurden in Deutschland die Leuchtstofflampen zunächst mit 25 W, später auch mit 20 W, 40 W und 65 W die Standardlichtquellen in der Außenbeleuchtung, insbesondere in Peitschenmastleuchten an gekrümmten Mastauslegern oder als Überspannungsleuchten, die in Längsketten angeordnet wurden und so die optische Linienführung des Straßenverlaufes deutlich erkennbar machten. Parallel dazu wurden auch Natriumdampf-Niederdrucklampen eingesetzt, vornehmlich wegen ihrer hohen Lichtausbeute und Wirtschaftlichkeit in den Niederlanden fast ausschließlich. Ebenso wurden zunehmend Leuchten für Quecksilberdampf-Hochdrucklampen mit optischen Systemen eingesetzt. Ein wesentlicher Grund dafür war Mitte der 1960er Jahre auch der Übergang von der Beleuchtungsstärketechnik zur Leuchtdichtetechnik in der Straßenbeleuchtung, also die Bewertung der Güte der Be leuch tung durch das Kriterium Leuchtdichte. Diese wird wesentlich von dem glänzenden Fahrbahnbelag bestimmt. Internationale Empfehlungen, z. B. die CIE-Publikation 12 von 1965, und nationale Normen, z. B. die Vornorm DIN 5044 von 1970, haben dieses Bewertungssystem zum Standard gemacht. In der Folge mussten die lichttechnischen Eigenschaften der Leuchten und deren Anordnung zur Fahrbahn dieser neuen Bewertung entsprechend geändert werden Peitschenleuchten mit Leuchtstofflampen um 1963 Ab 1969 sind Natriumdampf-Hochdrucklampen einsatzbereit. Wegen ihrer wesentlich höheren Lichtausbeute gegenüber Quecksilberdampf-Hochdrucklampen haben sie sich nach den weltweiten Energie - krisen der 1970er Jahre in der Außenbeleuchtung in vielen Ländern bis heute als Standard durchgesetzt und sind ein wesentlicher Beitrag zur Verringerung des Energie bedarfs in der Außenbeleuchtung. Nach einer europäischen Studie von 2007 werden in Europa noch zu große Mengen der wenig effektiven Quecksilberdampf-Hochdrucklampen hergestellt im Vergleich zu den von Natriumdampf-Hochdrucklampen noch über 70%. Der steigende Anspruch der Menschen an eine gute Außenbeleuchtung schließt auch eine gute Farbwiedergabe ein. Deswegen werden für hochwertige Anlagen immer häufiger Halogen-Metalldampflampen mit einer wesentlich besseren Farbwiedergabe (R a 80) anstelle der Natriumdampf-Hochdrucklampen (R a 20) eingesetzt. In jüngster Zeit findet man zunehmend LED (Light Emitting Diode), nicht nur in der dekorativen Außenbeleuchtung und bei Wegleitsystemen, sondern auch in der operativen Außen beleuchtung für Straßen, Plätze und dekorative Fußgängerbereiche. In der über mehr als sechs Jahrhunderte währenden Geschichte der systematisch betriebenen Außenbeleuchtung stand die Sicherheit der Menschen gegen nächtliche Gefahren im Vordergrund. Immer bessere und später immer effektivere Beleuchtungsmittel waren die Herausforderung der innovativen Forschung und Entwicklung bis in unsere jetzige Zeit Leuchten für Quecksilberdampf-Hochdrucklampen in einer städtischen Hauptverkehrsstraße um

14 1 Außenbeleuchtung 1.1 Gute Beleuchtung Licht für Europa FIN IS S N EST DK LT LV IRL GB NL B L D CZ PL SK F CH A SLO H RO I BG P E GR Die CEN-Staaten in Europa 1) M CY Mit Erscheinen der europäischen Normen zur Außenbeleuchtung, wie z. B. zur Beleuchtung von Arbeitsstätten im Freien EN , zur Straßenbeleuchtung EN 13201, zur Sportstättenbeleuchtung EN 12193, zu grundlegenden Begriffen und Kriterien für die Beleuchtung EN 12665, zur Messung und Darstellung photometrischer Daten für Lampen und Leuchten für Arbeitsstätten in Innenräumen und im Freien EN , zur elektrischen Sicherheit von Außenleuchten EN und für die Schutzarten von Leuchten (IP-Code) EN gelten in den 30 CEN-Staaten einheitliche Standards für die wichtigsten Bereiche der Außenbeleuchtung. Die in Europa einheitlichen Regelwerke sind ein wichtiger Beitrag zur Harmonisierung der bis dahin in Europa teils unterschiedlichen einschlägigen Normen und Empfehlungen. 1) CEN steht für Comité Européen de Normalisation (europäisches Normenkomitee). CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, des Vereinigten Königreichs von Großbritannien und von Zypern. 12

15 Gute Außenbeleuchtung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Sicherheit, die Unversehrtheit von Leben und Sachen sowie auf die Lebensqualität der Menschen. Die geographischen und demographischen Gegebenheiten in Europa, die gewachsenen Empfindungen, Mentalitäten und Gewohnheiten, aber auch die sozialen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen sind zum Teil sehr unterschiedlich. Daher ist es verständlich, dass das Erstellen der Normen für die Außenbeleuchtung vielfältige Meinungsunterschiede auslöste und Kompromisse notwendig machte. Ziel der betreffenden CEN-Normungsgremien war, anstelle vieler Details im Wesentlichen nur Rahmenfestlegungen für die Außenbeleuchtung zu schaffen, innerhalb derer sich der Planer und Anwender der Norm nach eigenen, fach lichen und auch regionalen Möglichkeiten orientieren kann. Aufgrund unterschiedlicher, teils traditioneller oder auch begründeter Erfahrungen sind nicht alle europäischen Normprojekte konsensfähig gewesen. Dazu gehört z. B. der Teil 1 der Normenreihe EN Straßen beleuch - tung, der sich mit der Auswahl der Beleuchtungsklasse aufgrund baulicher, verkehrlicher und weiterer Kriterien befasst. Die entsprechenden Beratungs - ergebnisse konnten daher nur als Technical Report CEN/TR und nicht als Standard ver öffentlicht werden. Ebenso erging es auch der geplanten Norm zur Tunnelbeleuchtung. Aufgrund der CEN-Regeln ist eine konkurrierende nationale und europäische Normung untersagt. Verabschiedete europäische Normen müssen in das nationale Normenwerk der CEN-Staaten übernommen und bestehende nationale Normen gleichen Sachgegenstandes zurückgezogen werden. Daher ist z. B. die Normreihe EN zur Straßenbeleuchtung in Deutschland unter DIN EN 13201, in Österreich unter ÖNORM EN 13201, dazu gilt noch ÖNORM O 1051 Beleuchtung von Konfliktzonen, in Großbritannien unter BS EN 13201, in Frankreich unter NF X ; NF EN 13201, in der Schweiz unter SN EN und in Spanien als UNE-EN veröffentlicht worden. Hinweis In den folgenden Kapiteln wird sofern europäische Normen als Quellen genannt werden ausschließlicht diese Normenbezeichnung verwendet, zum Beispiel EN Aufgrund der Übernahmeverpflichtung können in den CEN-Ländern Zusätze zu dieser Normbezeichnung hinzugekommen, z. B. ÖNORM EN 13201, DIN EN und BS EN Grundsätzlich sollten die entsprechenden nationalen Normen herangezogen werden, zumal diese in dem nationalen Vorwort wichtige Informationen für die Planungspraxis enthalten. Ferner können im Anhang der nationalen Normen so genannte A-Abweichungen enthalten sein, die aufgrund nationaler und damit vorrangiger Gesetze Teile der Norm in dem Land unwirksam machen. Für die wichtigsten Anwendungsgebiete Straßen, Arbeitsstätten im Freien und (Außen-) Sportstätten gelten erstmals in Europa einheitliche Anforderungen an die Beleuchtung. Damit werden die zum Teil großen Unterschiede in den bisherigen nationalen Technik - regeln überwunden und die Voraussetzungen für gleiche Arbeits- und Sehbedingungen im beleuchteten Außenraum für die Menschen in Europa geschaffen. Seit vielen Jahren hat Europa einheitliche Verkehrs - regeln. Nun auch übereinstimmende Beleuchtungs - anforderungen für Verkehrswege, die so einen wesentlichen Teil zum Sicherheitskonzept beitragen und damit den ständig wachsenden Verkehrsströmen durch Europa mit besseren visuellen Bedingungen gerecht werden. Insofern leisten diese einheitlichen Standards auch einen Beitrag zur gesellschaftlichen und sozialen Harmonisierung in Europa. Trotz der einheitlichen Beleuchtungsregeln bleiben dennoch genügend Freiheiten für die Gestaltung des heimatlichen Umfeldes durch Außenbeleuchtung. So sind z. B. aufgrund unterschiedlicher Mentalitäten, Gewohnheiten, klimatischer Bedingungen und Erfahrungen in den südlichen Ländern die Beleuchtungsniveaus eher höher und die Blendungsbegrenzung der Leuchten eher geringer als etwa in den nördlichen Ländern; vielleicht auch deswegen, weil in den wärmeren Ländern das pulsierende Leben erst mit Eintritt der Dunkelheit und außerhalb der Gebäude beginnt. 13

16 1 Außenbeleuchtung 1.1 Gute Beleuchtung Visuelle Hintergründe Am Tage nehmen wir über 80% unserer Sinneseindrücke über das Auge war. In der Dunkelheit haben wir je nach Beleuchtung nur 3% bis 30% der Sehschärfe wie am Tage. Blendung behindert zudem das Sehen in der Dunkelheit. Außenbeleuchtung kann die visuelle Leistungsfähigkeit im Vergleich zum Tag nur zu einem geringen Teil aufrechterhalten. Im Gegensatz zum beleuchteten Innenraum sind die Sehbedingungen bei Dunkelheit im Außenraum selbst bei guter künstlicher Beleuchtung meist wesentlich schlechter und die visuellen Anstrengungen und daraus resultierende Gefahren daher deutlich höher. Die Ursache liegt im Adaptationsniveau des menschlichen Auges, das in der Außenbeleuchtung eher an der Grenze seiner Sichtbarkeit (Wahrnehmbarkeit) liegt. ΔL s 10 cd/m 2 1 0,1 0,01 unsichtbar sichtbar L u = 10 cd/m 2 L u = 1 cd/m 2 L u = 0,1 cd/m 2 L u = 0,01 cd/m 2 0, fi Schwellenwert des Leuchtdichteunterschieds ΔL s in Abhängigkeit von der Adaptationsleuchtdichte L u und der Größe des Sehdetails, ausgedrückt durch den Sehwinkel fi in Winkelminuten geringstes Maß des Sehobjekts in cm fi = 60 fi = 45 fi = 30 fi = 20 fi = 10 fi = Abstand zum Sehobjekt in m Bestimmung des Sehwinkels fi (in Winkelminuten) aus der geringsten Abmessung des Sehobjekts und dem Abstand zum Sehobjekt Wir können Gegenstände nur dann erkennen, wenn diese eine genügende Größe haben und sich in ihrer Helligkeit vor ihrem Hintergrund abheben, d. h. wenn diese einen Leuchtdichteunterschied dazu aufweisen. Die Gegenstände (Hindernisse) können heller sein (Positivkontrast) oder dunkler (Negativkontrast, Silhouettensehen). Der Negativkontrast wird physiologisch schlechter bewertet. Die Entscheidung über das Niveau und weitere Gütemerkmale der Außenbeleuchtung setzen ein genügendes Maß an Wissen über die physiologischen Zusammenhänge zwischen den Gütemerkmalen der Beleuchtung und den sich daraus ergebenden visuellen Wahrnehmungen und folglich auch der Verkehrssicherheit voraus zumal eine gute Beleuchtung auch stark von Investitions- und laufenden Kosten beeinflusst wird. Bild zeigt den mindestens notwendigen Leuchtdichteunterschied zwischen dem Sehobjekt und der Fahrbahn (Adaptationsleuchtdichte), um einen Gegenstand mit der Sehwinkelgröße fi erkennen zu können (zur Definition des Sehwinkels siehe Glossar im Anhang). Dieser Schwellen-Leuchtdichteunterschied ΔL s ist definiert als Differenz der Leuchtdichte des Sehobjektes L o und der Adaptations- bzw. der Fahrbahnleuchtdichte L u. ΔL s = L o L u In der Straßenbeleuchtung wird die Adaptationsleuchtdichte von der Leuchtdichte der Fahrbahnoberfläche bestimmt. Geringere Objektleuchtdichten und damit geringere Leuchtdichteunterschiede als der Schwellenwert machen das Hindernis unsichtbar. Die unter Laborbedingungen gewonnenen Schwellenwerte für ΔL s (Bild 1.1-7) sind für praktische Anwendungen mit dem Faktor 10 zu multiplizieren. Beispiel Bei einer Adaptations- bzw. Fahrbahnleuchtdichte von L u = 1,0 cd/m 2 muss ein Objekt (z. B. ein Hindernis auf der Fahrbahn) mit einer Sehwinkelgröße von 1, d. h. 60 (Winkelminuten), was einem Gegenstand von ca. 44 cm Größe in einem Abstand von 25 m entspricht, mindestens einen Leuchtdichteunterschied ΔL s zur Fahrbahn von 0,02 cd/m 2 bzw. multipliziert mit dem Praxisfaktor 10 von ΔL = 0,2 cd/m 2 aufweisen. Das bedeutet, dass der Gegenstand aus der Sicht des Autofahrers mit einer vertikalen Leuchtdichte von L o = 1,2 cd/m 2 beleuchtet werden muss, um sicher erkannt zu werden. Wegen der geringen Reflexionsgrade z. B. von Personen und Hindernissen (75% der Bekleidung von Fußgängern haben einen Reflexionsgrad von nur 0,1) müssen diese meist deutlich höhere (vertikale) Beleuchtungsstärken aufweisen als die (horizontale) Fahrbahn, um den nötigen Leuchtdichteunterschied zu erreichen. Im Beispiel folgt aus L = 1,2 cd/m 2 eine vertikale Beleuchtungsstärke auf dem Hindernis von 37,6 lx, während die horizontale Beleuchtungs stärke bei einer Fahrbahnleuchtdichte von 1,0 cd/m 2 je nach Art des Fahrbahn belages zwischen 10 lx und 15 lx beträgt. 14

17 Eine weitere Schwierigkeit für die Sichtbarkeit trotz Außenbeleuchtung liegt in der unvollkommenen Ausleuchtung des Gesichtsfeldes. In den meisten Fällen fehlen vertikale Reflexionsflächen (Wände), weswegen oft nur ausschließliche Direktbeleuchtung möglich und der gesamte Sehraum nur partiell ausgeleuchtet ist. Das gilt insbesondere für den peripheren Bereich, aus dem sich Verkehrsteilnehmer (Passanten, Fahrzeuge) dem Verkehrsweg bzw. der Sehaufgabe nähern können und die rechtzeitig erkannt werden müssen. RP 100 % U 0 = 0,4 TI = 7% Starke Schatten und Ungleichmäßigkeiten der Beleuchtung sowie oftmals auch der Wechsel von positiven Kontrasten (helles Sehdetail vor dunklem Hintergrund) zu negativen Kontrasten (dunkles Sehdetail vor hellem Hintergrund) verschlechtern zusätzlich die visuelle Situation, wobei das Hindernis in dem Fahrbahnbereich, in dem der Kontrast von positiv auf negativ wechselt, gar nicht wahrgenommen werden kann. In der Innenbeleuchtung dagegen trägt ein weitestgehend ausgeleuchtetes Gesichtsfeld (helle Decke und Wände) zur erhöhten Wahrnehmung und Behaglichkeit bei. Sicheres Befahren einer Straße setzt ausreichende Erkennbarkeit (RP revealing power) voraus. Darunter versteht man den %-Anteil der bei einer Beleuchtung erkannten Objekte. Werden z. B. 70% der Objekte erkannt, ist die Erkennbarkeit RP = 70. Bild zeigt das Ergebnis entsprechender Untersuchungen unter realen Bedingungen*. Daraus lassen sich mehrere Schlussfolgerungen ziehen: die mittlere Fahrbahnleuchtdichte hat den größten Einfluss auf die Erkennbarkeit im Bereich von 0,5 bis 2,0 cd/m 2. Eine schlechte Gesamtgleichmäßigkeit hat eine wesentliche Verringerung der Erkennbarkeit zur Folge. Um z. B. bei einer Gesamtgleichmäßigkeit von nur U o = 0,2 die gleiche Erkennbarkeit wie bei U o = 0,4 zu erreichen, müsste die Fahrbahnleuchtdichte z. B. von 1,0 cd/m 2 auf etwa 3 cd/m 2 erhöht werden (Bild 1.1-9, oben). Höhere Blendung, ausgedrückt durch die Schwellenwerterhöhung TI, hat ebenfalls einen großen Einfluss. Um die schlechte Entblendung von TI = 30% auf gleiche Erkennbarkeit zu kompensieren, müsste die Fahrbahnleuchtdichte z. B. von 1,0 cd/m 2 mehr als verdoppelt werden (Bild 1.1-9, unten). Bild zeigt insbesondere auch die Risiken, die entstehen, wenn man aus falsch verstandenem Energieeinsparungsdenken im Straßenzug jede zweite Leuchte ausschaltet und damit die Gleichmäßigkeit wesentlich verschlechtert (siehe Kapitel 1.14). Die Folge ist eine schlechtere Erkennbarkeit und damit erhöhte Unfallgefahren. Aus diesen Zusammenhängen wird auch deutlich, dass oberhalb einer Fahrbahnleuchtdichte von 0,5 cd/m 2 die Gleichmäßigkeit zu einer der wichtigsten Gütemerkmale der Straßenbeleuchtung wird. Die Straßenbeleuchtung erzeugt im Allgemeinen ein Adaptationsniveau, in dem bereichsweise nur Dämmerungssehen (mesopischer Bereich der visuellen Wahrnehmung, siehe Kapitel 1.2) möglich ist, d. h. bei dem die Farberkennung und damit die visuelle Information zusätzlich eingeschränkt ist. RP ,1 0,2 0, L cd/m % U 0 = 0,4 TI = 7% U 0 = 0,2 TI = 7% U 0 = 0,4 TI = 30% 0 0,1 0,2 0, L cd/m Erkennbarkeit RP von Hindernissen (fi = 4, = 0,1) in Abhängigkeit von der mittleren Fahrbahnleuchtdichte L oben: Einfluss der Gesamtgleichmäßigkeit U o bei TI = 7 % unten: Einfluss der Schwellenwerterhöhung TI bei U o = 0,4 In der Außenbeleuchtung ist auch die Blendgefahr um ein Vielfaches höher als in der Innenbeleuchtung. Einzelne Blendlichtquellen (z. B. Autoscheinwerfer, Flutlicht- und Werbeanlagen, ungenügend abgeschirmte Leuchten) vor völlig dunklem Hintergrund erzeugen eine physiologische Blendung, die die Sehleistung merklich herabsetzen kann. In der Innenbeleuchtung dagegen ist physiologische Blendung und damit eine Verringerung der visuellen Leistung meistens auszuschließen. Hier wird daher das schärfere Kriterium der psychologischen Blendung angewendet, das die Behaglichkeit und das subjektive Wohlbefinden als Bewertungskriterium beinhaltet. Physiologische Gründe wie z. B. Nachtmyopie (Nachtblindheit) und eine mit höherem Alter zunehmende Blendempfindlichkeit aufgrund Linsentrübung sind weitere Gründe, die die visuelle Leistung in der Außenbeleuchtung merklich einschränken. Die physische Leistungsfähigkeit sinkt aufgrund Ermüdung, d. h. aufgrund des natürlichen Schlaf - * Hindernis: Sehwinkel fi = 4 (Winkelminuten), Reflexionsgrad = 0,1. Zum Beispiel ein dunkler Pflasterstein der Größe 12 cm 12 cm liegt in 100 m Entfernung vor dem Kraftfahrer auf der Straße. Bei 80 km/h beträgt die Haltesichtweite 100 m (siehe Kapitel 1.4), d.h. der Kraftfahrer kommt gerade vor dem Hindernis zum Stehen, vorausgesetzt, er hat es aufgrund der Beleuchtung auch erkannt. 15

18 1 Außenbeleuchtung 1.1 Gute Beleuchtung Visuelle Hintergründe (Fortsetzung) bedürfnisses auf weniger als 10%. Deswegen passieren die meisten Unfälle aufgrund menschlichen Versagens in der Dunkelheit. Das menschliche Leistungsverhalten (Biorhythmus) ist starken zeitlichen Schwankungen unterworfen: Nachts sinkt die Leistung stark ab (Bild ), weswegen die Konzentration ab- und die Unfallgefahren zunehmen. Unfälle sind in der Dunkelheit überdurchschnittlich häufiger und schwerer als am Tage. Gute Außenbeleuchtung kann dieser physiologischen Gesetzmäßigkeit nur in begrenztem Maße entgegen wirken. % Abweichungen vom Tagesdurchschnitt Uhrzeit Leistungsfähigkeit des Menschen im Verlauf von 24 Stunden Bereiche der Außenbeleuchtung 16 Überall wo sich Menschen aufhalten ist Außenbeleuchtung möglich und erwünscht, oft erforderlich, meist sogar auch dringend notwendig. Auf öffentlichen Verkehrswegen ist sie ggf. auch Teil der Verkehrssicherungspflicht des Verkehrslastträgers, der die volle Verantwortung für die Sicherheit von Personen und Sachen trägt. Die Beleuchtung von Arbeitsstätten im Freien ermöglicht, Sehaufgaben effektiv, genau und sicher durchzuführen. Sehleistung und Arbeitsschutz stehen hierbei im Vordergrund. Baustellen, Lager- und Umschlagplätze, Ausstellungsflächen und Energiegewinnungsanlagen sind Beispiele für Arbeitsstätten im Freien, die hohe Anforderungen an die visuelle Sicherheit stellen. Daher ist die Beleuchtung dieser Bereiche auch unter den Kriterien des Arbeits- und Gesundheitsschutzes zu bewerten. Die Beleuchtung der Verkehrswege und Straßen dient in erster Linie der Sicherheit der Bürger und dem Schutz von Leib, Leben, Gesundheit und Sachen vor Kriminalität, Vandalismus und verkehrsbedingten Gefahren sowie der geregelten Abwicklung des Verkehrsflusses. Ebenso müssen auch gestalterische, wirtschaftliche, ökologische und auch private Interessen der Anlieger bei der Auslegung der Verkehrs - beleuchtung berücksichtigt werden. Durch richtige Beleuchtung von Straßen und Wegen soll der Verkehrsteilnehmer Oberfläche, Verlauf und Begrenzung der Fahrbahn, Einmündungen und Hindernisse, Positionen und Bewegungen anderer Verkehrsteilnehmer und Störungen des Verkehrsablaufes wahrnehmen. Die Beleuchtung von Verkehrsstraßen fördert die Verkehrsabwicklung sowie die Sicherheit und Ordnung auf der Straße. Zu den Verkehrswegen gehören auch die Untertunnelungen mit den besonderen Adaptationsbedingungen am Tage und die Wasserstraßen, wobei insbesondere die Störwirkung des Schiffspersonals durch die Beleuchtung von angrenzenden Straßen und Brücken sowie von Industrieanlagen und Lagerplätzen wichtige Planungskriterien vorgibt. Besondere Sehbedingungen liegen an Schleusen vor. Fußgängerzonen und Radwege sind zunehmende Alternativen zu den motorisierten Verkehrsbereichen. Ihre attraktive Beleuchtung ist sowohl aus Gründen der Verkehrssicherheit als auch für die Akzeptanz dieser besonders umweltfreundlichen Verkehrsbereiche wichtig. Die künstliche Beleuchtung von Plätzen, Parks und Grünanlagen erweitert die Wahrnehmung der Architektur unseres bebauten und begrünten Lebensraumes in der Dunkelheit. Hell illuminierte Plätze laden zum Verweilen, zu Open-Air-Festivals, zu abendlichen Musik- oder Freizeit-Events und zur Kommunikation mit anderen Menschen ein, akzentuiert beleuchtete Grünanlagen dagegen zu Ruhe und Besinnlichkeit. Licht und Landschaft verschmelzen zu einem Planungsthema. Parkplätze sind oft Teil der öffentlichen Verkehrsanlagen aber auch privater, z. B. industrieller Anlagen. Gute Beleuchtung schafft hier Sicherheit und Vertrauen, Orientierung und Rücksichtnahme auf andere Ver kehrsteilnehmer, insbesondere auf Fußgänger. Viele Freizeitangebote finden in Sportstätten und Freizeitanlagen statt, deren Nutzung nicht auf die helle Tageszeit beschränkt ist. Für Berufstätige sind das die dunklen Abendstunden. Auch für diese Zielgruppe finden Wettkämpfe meist zu den abendlichen Fernsehzeiten statt. Je nach Bedarf muss die Beleuchtung sowohl für den erholsamen Freizeitsport als auch für internationale Wettkämpfe mit hochwertiger Fernsehübertragung geeignet sein. Auch schafft zum Beispiel das Schwimmen unter freiem Himmel bei künstlicher Beleuchtung oftmals eine viel spannendere Erlebniswelt als bei Tageslicht. Anstrahlungen und Illuminationen beeinflussen ganz wesentlich die Erlebniswelt in der Dunkelheit und sind wirksames Mittel für Stadt- und Dorferneuerung, höhere Attraktivität, insbesondere auch der Kleinstädte, Wohnumfeldverbesserung und Urbanität, mehr Kommunikation unter den Bürgern, mehr Lebensqualität, mehr Kulturpflege und aufmerksame Kulturwahrnehmung durch die Bürger.

19 Wirtschaftsförderung und Infrastruktur und schließlich Stadtmarketing durch Licht im weitesten Sinne sind eng mit guter Außenbeleuchtung verbunden. Außenbeleuchtung ist oft auch Sicherheitsbeleuchtung von besonders schützenswerten Objekten und Anlagen wie z. B. von Flughäfen, kerntechnischen Anlagen oder sonstigen besonders gefährdeten industriellen Komplexen, etwa der Großchemie und der Energiegewinnung und -versorgung. Kriterien guter Außenbeleuchtung Was zeichnet eine gute Außenbeleuchtung aus? Eine Sicherheit fördernde Beleuchtung für die Bürger, weil damit Städte und Gemeinden auch im Dunklen zum Verweilen einladen und die Bürger auch nachts ohne Angst und Gefahren ihren Wohnort sicher erleben können. Eine attraktive und schöne Beleuchtung für Bürger und Touristen, weil dadurch Architektur und Urbanität der Stadt auch im Dunklen zum Ausdruck kommen. Eine den Regeln der Technik entsprechende Beleuchtung, damit die Verkehrssicherungspflicht des Verkehrslastträgers verwirklicht und in Arbeitsstätten die Sehaufgaben erfüllt und damit die Ziele des Arbeitsschutzes verwirklicht werden. Eine wirtschaftliche Beleuchtung, weil damit Energie und Kosten gespart werden. Entsprechende Kriterien dafür sind Lampen mit hoher Lichtausbeute und hoher Lebensdauer sowie verlustarme oder elektronische Vorschaltgeräte, Leuchten mit optischen Systemen, die den Lampenlichtstrom auf die Fahrbahn bzw. auf die Sehaufgabe und nicht daneben lenken, montage- und wartungsarme Leuchten und Anlagenkomponenten, die die laufenden Kosten verringern und eine Halbnachtschaltung bzw. Leistungsreduzierung der Lampen für verkehrsschwache Zeiten. Intelligente Steuerungssysteme, die auch die verkehrlichen Daten und den Betriebszustand z. B. von Lampen und Leuchten in ein Managementsystem einbeziehen, reduzieren zusätzlich Energie- und Wartungskosten. Eine Beleuchtung, die Störwirkungen auf Mensch und Tier vermeidet. Zum Beispiel: Sieht man sich eine Weltkarte aus der Satellitenperspektive bei Nacht an, erkennt man große helle Flächen, in denen hoch entwickelte Industriegesellschaften angesiedelt sind, Beispiele sind Nordamerika, Europa und Ostasien. Andere Flächen, die auch besiedelt sind, erscheinen dagegen dunkel. Viele Menschen und nicht nur die Astronomen beklagen die zunehmende Aufhellung des Himmels und der Umgebung durch die künstliche Beleuchtung, die eine Stern- und Himmelsbeobachtung erschweren und in Ballungsgebieten sogar gänzlich unmöglich machen. Solche Lichtemissionen können auch physiologische Probleme beim Menschen auslösen, weil sie sich zum Beispiel in ihrer Nachtruhe gestört fühlen. Außerdem können Lichtemissionen Nachteile für Tiere, Pflanzen und Umwelt verursachen. Gute Außenbeleuchtung berücksichtigt auch solche ökologischen Aspekte (siehe auch Kapitel 1.15) Das Licht der Menschheit, gesehen aus dem Weltall Grundlegende Anforderungen Die Außenbeleuchtung hat grundsätzlich die gleichen Aufgaben wie die Beleuchtung von Innenräumen: Sehleistung, die es ermöglicht, Sehaufgaben auch unter schwierigen Umständen und über längere Zeit sicher und fehlerfrei auszuführen. Die Sehleistung wird wesentlich durch die genormten Gütemerkmale der Beleuchtung erreicht. Zum Beispiel ist die Sehleistung im Straßenverkehr oberstes Gebot. Sie ist direkt mit der Sicherheit von Personen und Sachen verknüpft. Sicherheit vor Unfallgefahren und gesundheitlichen Schäden und Schutz von sachlichen Werten. Beleuchtung vermindert Vandalismus, Kriminalität und ermöglicht den Menschen, in der Dunkelheit Hindernisse und Gefahren sicher zu erkennen und vermittelt das Gefühl, sich sicher in nächtlicher Umgebung bewegen zu können. Sehkomfort, der das Gefühl des Wohlbefindens vermittelt und so indirekt zu einer hohen visuellen Leistung beiträgt. Der Sehkomfort wird vor allem durch ästhetische Kriterien der Beleuchtung gefördert. Zum Beispiel wirkt sich eine gut gestaltete Beleuchtung von Fußgängerbereichen mit guten Farbwiedergabeeigenschaften positiv auf die Akzeptanz aus und steigert die Besuchsfrequenz solcher Bereiche. Die grundlegenden Anforderungen an die Außenbeleuchtung werden durch Gütemerkmale beschrieben (s. Kapitel 1.2). 17

20 1 Außenbeleuchtung 1.2 Gütemerkmale der Beleuchtung Trotz sehr unterschiedlicher Einzelanforderungen an die Beleuchtung z. B. von Verkehrswegen, Arbeits- und Sportstätten muss Außenbeleuchtung grundsätzlich ein Mindestniveau an Sehleistung ermöglichen. Dazu sind folgende Voraussetzungen nötig: Das Sehobjekt soll wahrgenommen werden, wozu es einen Mindestkontrast (Leuchtdichteunterschied) zu seiner Umgebung aufweisen muss. Die Details des Sehobjekts sollen mit einer hinreichenden Sicherheit erkannt werden können. Das Sehobjekt soll schnell genug wahrgenommen werden können. Physiologisch ausgedrückt bedeutet dies, dass die Unterschiedsempfindlichkeit, die Sehschärfe des Auges und die Wahrnehmungsgeschwindigkeit Schwellenwerte überschreiten müssen, die von der (Adaptations-) Leuchtdichte abhängig sind. Voraussetzung für gute Beleuchtung ist also die Einhaltung von Mindestanforderungen an die Güte der Beleuchtung. Diese sind als quantitative und qualitative Gütemerkmale definiert und in europäischen und nationalen Normen und Regelwerken und z. B. auch in den Empfehlungen der Lichttechnischen Gesellschaften der europäischen Länder enthalten (siehe Anhang). Die wichtigsten Gütemerkmale der Außenbeleuchtung sind: Beleuchtungsniveau, beschrieben durch die Leuchtdichte oder die Beleuchtungsstärke im Bereich bzw. auf der Sehaufgabe Begrenzung der Blendung Richtige Lichtrichtung für gutes körperliches Sehen Angenehme Leuchtdichteverteilung Gute Lichtfarbe und Farbwiedergabe Vermeidung von Flimmern. Zusätzlich zu diesen Gütemerkmalen sind noch weitere Merkmale der Beleuchtungsanlage für die Arbeits- und Verkehrssicherheit von Wichtigkeit. Zum Beispiel markieren Leuchten mit höherem Lampenlichtstrom und auch mit anderer Lichtfarbe Kreuzungen von Straßen oder besondere Gefahrenzonen in Arbeitsstätten und konzentrieren die Aufmerksamkeit auf diese Bereiche. Auch kann es u. U. notwendig sein, zusätzliche Leuchten zur Verbesserung der optischen Linienführung der Straße einzusetzen, um zum Beispiel eine kurvenreiche Strecke rechtzeitig erkennbar zu machen. Je nach Aufgabe der Beleuchtung können be stimmte Gütemerkmale wichtiger als andere sein. Zum Beispiel ist die Lichtfarbe und Farbwiedergabe bei der Straßenbeleuchtung nicht so wichtig wie etwa bei der Beleuchtung von Fußgängerbereichen. In Arbeitsstätten sind jedoch alle Gütemerkmale der Beleuchtung angemessen zu realisieren. Daher beziehen sich die nachfolgen - den Ausführungen im Wesentlichen auf die Beleuchtung von Arbeitsstätten im Freien. Davon abweichende Kriterien werden in den betreffenden Kapiteln be schrieben. Die Gütemerkmale der Beleuchtung gelten für den Bereich der Sehaufgabe. Das ist der Teilbereich des Arbeitsplatzes bzw. des Arbeitssystems oder des Sehraumes, in dem sich die Sehaufgabe befindet. Die Sehaufgabe kann sich auf einer horizontalen (z. B. der Verkehrsfläche), einer vertikalen (z. B. eine Mautzahlstelle) oder auf einer geneigten Fläche befinden. Ist die Größe und Lage des Bereiches der Sehaufgabe nicht bekannt, muss die Fläche als Bereich der Seh - aufgabe angenommen und beleuchtet werden, in dem die Sehaufgabe auftreten kann. 18

21 Wie auch in der Innenraumbeleuchtung ist eine genaue Analyse der Sehaufgaben notwendig, um den räumlichen Bereich der Sehaufgabe zu ermitteln. Zum Beispiel lässt sich auf Baustellen der bevorzugte Arbeitsbereich vom Lagerbereich deutlich abgrenzen. Für die Beleuchtung von Verkehrswegen ist der zutreffende Bereich der Verkehrsweg selbst. Bei anderen Beleuchtungs - aufgaben, wie z. B. in Sportstätten, muss eine gewissenhafte Analyse der Größe und Lage der Sehdetails im Gesichtsfeld erfolgen, um den Bereich zu definieren, für den die genormten Gütemerkmale der Beleuchtung gelten. Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke Die mittlere Leuchtdichte im Gesichtsfeld bestimmt den Adaptationszustand der Augen und damit auch die Kontrastempfindlichkeit, die Sehschärfe und die Schnelligkeit der visuellen Wahrnehmung. Insbesondere die Leuchtdichte und ihre Verteilung im Bereich der Sehaufgabe und im Umgebungsbereich dazu haben großen Einfluss darauf, wie schnell, wie sicher und wie leicht die Sehaufgabe erfasst und ausgeführt werden kann. Leuchtdichte L (in cd/m 2 ) und Beleuchtungsstärke E (in lx) sind über den Reflexionsgrad vollkommen diffus reflektierender Flächen wie folgt miteinander verknüpft: L = E/π in cd/m 2 Bild enthält ein Diagramm, mit dem Beleuchtungsstärken in Leuchtdichten (und umgekehrt) von diffus reflektierenden (matten) Oberflächen mit einem Reflexionsgrad von 0,1 bis 0,5 umgerechnet werden können. In der Straßenbeleuchtung liegen meist keine diffus reflektierenden Oberflächen vor. Hier ist das Reflexionsverhalten von den Materialeigenschaften des Fahrbahnbelages und von der Richtung des Lichteinfalls und der Beobachtungsrichtung abhängig, Einzelheiten siehe Kapitel 1.4. Soweit die Kriterien einer Leuchtdichtebewertung der Beleuchtung vorliegen, wie z. B. bei der Straßenbeleuchtung mit hinreichend geraden Teilstrecken und definierter Beobachtungsgeometrie, wird die Leuchtdichte als Gütemerkmal der Beleuchtung herangezogen und dafür entsprechende Mindestwerte in Normen festgelegt. In den meisten Fällen ist jedoch die Be leuchtungsstärke das zutreffende Gütemerkmal , ,1 E in lx ,2 0,3 E in lx ,2 0, ,5 0,4 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 L in cd/m ,5 0, L in cd/m Grafik zur Umrechnung von Leuchtdichten L (links bis 1 cd/m 2, rechts bis 10 cd/m 2 ) in Beleuchtungsstärken E und umgekehrt bei Reflexionsgraden von 0,1 bis 0,5 von matt reflektierenden Oberflächen 19

22 1 Außenbeleuchtung 1.2 Gütemerkmale der Beleuchtung Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke (Fortsetzung) Es werden folgende Arten der Beleuchtungsstärke unterschieden (Bild 1.2-2): horizontale Beleuchtungsstärke E h, definiert als Lichtstrom, bezogen auf eine ebene, horizontale Fläche vertikale Beleuchtungsstärke E v, definiert als Lichtstrom, bezogen auf eine ebene, vertikale Fläche zylindrische Beleuchtungsstärke E z, definiert als Lichtstrom, bezogen auf die gesamte, gekrümmte Fläche eines senkrecht stehenden Zylinders halbzylindrische Beleuchtungsstärke E sc, definiert als Lichtstrom, bezogen auf die gekrümmte Fläche eines senkrecht stehenden Halbzylinders halbsphärische Beleuchtungsstärke E hs, definiert als Lichtstrom, bezogen auf die gekrümmte Fläche einer Halbkugel, die auf der zu bewertenden Fläche liegt. Die horizontale, vertikale und halbzylindrische Beleuchtungsstärke bezieht sich immer auf eine bestimmte Bezugsrichtung. Die zylindrische und die halbsphärische Beleuchtungsstärke haben keine Bezugsrichtung und beschreiben die räumliche Wirkung der Beleuchtung. E v E z E sc Ehs E h Arten der Beleuchtungsstärke Wartungswert Infolge von Alterung der Lampen sowie Verschmutzung von Lampen, Leuchten und ggf. vorhandenen Reflexions - flächen verringert sich die Beleuchtungsstärke bzw. die Leuchtdichte mit zunehmender Betriebszeit (Bild 1.2-3). Um diese Abnahme zu kompensieren, muss die Neuanlage einen höheren Wert aufweisen (Neuwert). In der Planung wird diese Abnahme mit dem Wartungsfaktor erfasst. Um sicherzustellen, dass für die jeweilige Sehaufgabe der Mindestwert der Beleuchtungsstärke auch unter Betriebsbedingungen der Anlage vorhanden ist, sind die in den einschlägigen Normen empfohlenen Beleuchtungsstärke- bzw. Leucht dichtewerte als Wartungswerte Ē m bzw. L m definiert. Die Abkürzung Ē m kennzeichnet mit dem Querstrich den örtlichen Mittelwert der Beleuchtungsstärke E, der Index m aus dem englischen Wort maintained (aufrechterhalten) abgeleitet den Wartungswert der Beleuchtungsstärke. Wartungswerte dürfen zu keinem Zeitpunkt unterschritten werden. Werden die Wartungswerte aufgrund betrieblicher Einflüsse wie Lampen alterung und Verschmutzung erreicht, müssen Wartung (Reinigung von Lampen und Leuchten) und ggf. auch eine Instand - setzung (Lampen- ggf. auch Leuchten ersatz) der Anlage erfolgen. Der der Planung zugrunde zu legende Neuwert der Beleuchtungsstärke ergibt sich aus dem Wartungswert und dem Wartungsfaktor: Neuwert = Wartungswert / Wartungsfaktor Die in den Normen zur Außenbeleuchtung (z. B. EN für die Beleuchtung von Arbeitsstätten im Freien und EN für die Straßenbeleuchtung) festgelegten Werte für die Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte sind Wartungswerte relative Beleuchtungsstärke in % Anlage mit Leuchtenreinigung nach Std. und Lampenersatz nach Std Betriebszeit in Stunden Anlage ohne Wartung Beispiel für die Abnahme der mittleren Beleuchtungsstärke im Laufe der Betriebszeit der Anlage z. B. bei Leuchtenreinigung nach Betriebsstunden

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