Wer unser Lichtlabor in Breidenbach zum ersten Mal betritt, bleibt meistens kurz stehen. Mitten im Raum steht ein großer schwarzer Halbkreis, in dessen Zentrum eine Leuchte hängt. Ein Motor setzt sich in Bewegung, ein Sensor fährt langsam von oben nach unten und gleichzeitig dreht sich die Leuchte Stück für Stück um die eigene Achse.
Auf den ersten Blick könnte man sich durchaus fragen, was hier eigentlich passiert. Die Antwort ist ziemlich einfach: Wir vermessen Licht. Und zwar Winkel für Winkel.
Das Gerät dahinter nennt sich Goniophotometer. Zugegeben, der Name klingt erst einmal ziemlich technisch. Für uns als Leuchtenhersteller ist das Gerät allerdings ein wichtiges Werkzeug im Alltag. Denn damit können wir sehr genau feststellen, wie sich das Licht einer Leuchte im Raum verteilt.
Warum wir diesen Aufwand betreiben, was bei einer solchen Messung genau passiert und vor allem, was unsere Kunden davon haben, schauen wir uns in diesem Artikel etwas genauer an.
Warum reicht „Lumen“ nicht?
Auf fast jeder LED-Verpackung findet man heute eine Angabe in Lumen. Und eigentlich scheint die Sache damit klar zu sein: Je mehr Lumen, desto heller die Leuchte. Oder?
Ganz so einfach ist es leider nicht.
Der Lumen-Wert beschreibt zunächst einmal, wie viel sichtbares Licht eine Leuchte insgesamt abgibt. Was er uns aber nicht verrät: Wo kommt dieses Licht eigentlich an?
Und genau das ist in der Praxis oft viel wichtiger.
Nehmen wir eine Leuchte mit 3.000 Lumen. Sie kann ihr Licht sehr breit im Raum verteilen. Dann landet nur ein Teil des Lichts tatsächlich auf der Fläche, die wir beleuchten möchten. Eine andere Leuchte mit denselben 3.000 Lumen bündelt ihr Licht vielleicht deutlich stärker. Auf der Arbeitsfläche kommt dadurch wesentlich mehr Licht an – und dort messen wir dann eine höhere Beleuchtungsstärke in Lux.
Gerade im industriellen Umfeld ist dieser Unterschied entscheidend. Bei einer Maschinenleuchte interessiert schließlich vor allem eine Frage: Wie hell ist es dort, wo tatsächlich gearbeitet wird?
Die reine Lumen-Zahl kann uns das nicht beantworten. Dafür müssen wir wissen, wie eine Leuchte ihr Licht im Raum verteilt. Und genau an dieser Stelle kommt unser Goniophotometer ins Spiel.
Was ein Goniophotometer eigentlich macht
Der Begriff Goniophotometer klingt komplizierter, als das Gerät eigentlich ist. Der Name kommt aus dem Griechischen: gonio steht für Winkel, photo für Licht und meter für Messen. Vereinfacht könnte man also von einem „Winkel-Licht-Messer“ sprechen.
Und damit ist die Aufgabe des Geräts schon ziemlich gut beschrieben. Es misst, wie viel Licht eine Leuchte in die verschiedenen Richtungen abgibt.
Man kann sich das ein bisschen wie einen 3D-Scanner für Licht vorstellen. Nur dass hier keine Form oder Oberfläche erfasst wird. Stattdessen entsteht Schritt für Schritt ein genaues Bild davon, wie sich das Licht rund um die Leuchte verteilt.
So lässt sich am Ende nicht nur sagen, wie viel Licht eine Leuchte erzeugt, sondern auch, wohin dieses Licht tatsächlich geht.
Die Leuchte sitzt während der Messung genau im Zentrum des Messaufbaus. Anschließend wird Schritt für Schritt erfasst, wie stark sie ihr Licht in die verschiedenen Richtungen abstrahlt. Dafür fährt das Goniophotometer exakt festgelegte Winkelpositionen ab und misst an jedem dieser Punkte die Lichtstärke.
Das klingt zunächst nach einigen wenigen Messungen. Tatsächlich können dabei aber – abhängig vom Messverfahren und davon, wie fein gemessen wird – mehrere tausend einzelne Messpunkte für nur eine Leuchte zusammenkommen.
Aus all diesen Werten entsteht schließlich ein ziemlich genaues räumliches Bild davon, wie sich das Licht rund um die Leuchte verteilt.
Besonders gut sichtbar wird das in der sogenannten Lichtstärkeverteilungskurve, kurz LVK. Sie zeigt ausgewählte Schnitte durch die räumliche Lichtverteilung. Man könnte sie deshalb auch als eine Art Fingerabdruck der Leuchte bezeichnen.
An einer LVK lässt sich zum Beispiel erkennen:
- wie breit oder gebündelt eine Leuchte ihr Licht abstrahlt
- ob das Licht gleichmäßig und symmetrisch verteilt wird
- in welcher Richtung die größte Lichtstärke erreicht wird
- wie groß der Abstrahl- beziehungsweise Halbwertswinkel ist – also vereinfacht gesagt, wie weit sich der Hauptbereich des abgestrahlten Lichts öffnet
Für einen Lichtplaner sind solche Informationen deutlich aussagekräftiger als ein einzelner Lumen-Wert. Er kann damit wesentlich besser einschätzen, wo das Licht später tatsächlich ankommt und ob die Leuchte für die jeweilige Anwendung geeignet ist.
Vom Messpunkt zur Planungsdatei
Die vielen Messwerte aus unserem Lichtlabor bleiben natürlich nicht einfach nur Zahlen in einer Tabelle. Aus ihnen können wir für unsere Leuchten sogenannte LDT- oder IES-Dateien erstellen. Das sind international verbreitete Dateiformate, mit denen sich die gemessene Lichtverteilung einer Leuchte digital weiterverwenden lässt.
Der große Vorteil: Hersteller, Planer und Lichtplanungsprogramme arbeiten dadurch mit denselben photometrischen Daten.
Was heißt das in der Praxis?
Ein Lichtplaner, Elektroplaner oder Architekt kann unsere Daten zum Beispiel in Programme wie DIALux oder Relux einlesen. Dort lässt sich schon am Computer ziemlich genau simulieren, wie sich eine Leuchte später in einer Halle, einem Raum oder direkt an einer Maschine verhält – lange bevor die erste Leuchte tatsächlich montiert wird.
Je nachdem, wie detailliert die Planung aufgebaut ist, lassen sich damit ganz unterschiedliche Fragen beantworten:
- Wie viel Licht kommt tatsächlich auf den relevanten Arbeitsflächen an?
- Werden die geforderten Beleuchtungsstärken erreicht, beispielsweise nach EN 12464-1?
- Wie könnte es in der geplanten Situation mit der Blendung aussehen, etwa bei einer UGR-Bewertung?
- Wo entstehen helle Bereiche und wo möglicherweise störende Schatten?
- Wie viele Leuchten werden benötigt und in welchen Abständen sollten sie montiert werden?
Gerade beim Thema UGR lohnt sich ein genauerer Blick. Denn ein UGR-Wert ist nicht einfach eine feste Zahl, die zu einer bestimmten Leuchte gehört. Wie stark eine Beleuchtung als blendend empfunden beziehungsweise bewertet wird, hängt von der gesamten Situation ab: von der Anordnung der Leuchten, der Geometrie des Raumes und auch davon, wo sich der Betrachter befindet. Die Messdaten unserer Leuchten liefern dafür die notwendige Grundlage.
Am Ende geht es also nicht darum, möglichst viele technische Daten zu produzieren. Es geht darum, schon vor der Montage möglichst genau zu wissen, wie die Beleuchtung später funktionieren wird. Das reduziert Fehlplanungen und verhindert unangenehme Überraschungen bei der Inbetriebnahme.
Gerade bei professionellen Projekten sind solche Daten deshalb heute kaum noch wegzudenken. Denn je anspruchsvoller eine Lichtplanung wird, desto wichtiger ist es, sich nicht nur auf Datenblattwerte zu verlassen, sondern mit real gemessenen und belastbaren Lichtdaten planen zu können.
Warum ist das gerade für OEM-Kunden so wertvoll?
Ein großer Teil unserer Arbeit besteht aus kundenspezifischen LED-Sonderlösungen. Dabei entwickeln wir Leuchten, die es in dieser Form vorher noch nicht gab – zum Beispiel für eine bestimmte Maschine, ein spezielles Prüfverfahren oder eine ganz konkrete Arbeitssituation.
Und genau bei solchen Projekten spielt das eigene Goniophotometer für uns eine wichtige Rolle.
Ein Kunde kommt beispielsweise mit der Anforderung zu uns: „Ich brauche eine Leuchte, die aus 800 Millimetern Entfernung genau diese Fläche möglichst gleichmäßig ausleuchtet – ohne dabei den Bediener unnötig zu blenden.“
Auf dem Papier kann man dafür natürlich einiges berechnen. Wirklich beurteilen lässt sich das Ergebnis aber erst, wenn aus einzelnen Komponenten eine fertige Leuchte geworden ist. Denn deren Lichtverteilung hängt längst nicht nur vom verwendeten LED-Chip ab.
Optiken, Reflektoren, Streuscheiben, die Position der LEDs und selbst die Geometrie des Gehäuses beeinflussen, wie das Licht am Ende tatsächlich aus der Leuchte herauskommt.
Deshalb gehen wir bei der Entwicklung einen anderen Weg: Wir bauen zunächst einen Prototypen und vermessen ihn in unserem Lichtlabor. Die Messdaten zeigen uns ziemlich schnell, ob wir mit der Entwicklung dort liegen, wo wir hinwollen – und vor allem, an welchen Stellen wir noch nachbessern müssen.
Vielleicht braucht es eine andere Optik. Vielleicht muss sich der Abstrahlwinkel ändern oder die LEDs müssen anders angeordnet werden. Manchmal macht auch eine andere Abdeckung den entscheidenden Unterschied.
Wir passen den Prototypen entsprechend an und messen erneut. So arbeiten wir uns Schritt für Schritt an die gewünschte Lichtverteilung heran.
Für unsere Kunden hat das einen entscheidenden Vorteil: Am Ende können wir nicht nur sagen, dass die entwickelte Leuchte die gewünschte Aufgabe erfüllen sollte. Wir können anhand realer Messwerte zeigen, wie sie sich tatsächlich verhält.
Genau darin liegt für uns der Unterschied zwischen einer Sonderlösung, die irgendwie passend gemacht wurde, und einer Leuchte, die gezielt für ihre spätere Aufgabe entwickelt, optimiert und anschließend messtechnisch überprüft wurde.
Und die Qualitätssicherung?
Unser Goniophotometer kommt nicht nur in der Entwicklung zum Einsatz. Auch in der Qualitätssicherung können uns die Messungen wichtige Antworten liefern.
Zum Beispiel dann, wenn wir eine neue Leuchtenserie freigeben und überprüfen möchten, ob die tatsächlichen lichttechnischen Eigenschaften mit den vorgesehenen Werten übereinstimmen. Oder wenn sich bei zugekauften LEDs oder Optiken die Frage stellt, ob es Unterschiede zwischen einzelnen Chargen gibt.
Auch bei anderen Aufgaben greifen wir auf die Messdaten zurück:
- wenn wir eine Reklamation genauer untersuchen und die betreffende Leuchte mit einem Referenzzustand vergleichen möchten
- wenn wir bei Alterungs- oder Dauertests dokumentieren wollen, ob und wie sich die photometrischen Eigenschaften verändern
- wenn wir Messdaten und Nachweise für Dokumentationen oder bestimmte Prüfverfahren benötigen
Für solche Messungen gibt es natürlich entsprechende Vorgaben. Relevant sind unter anderem DIN EN 13032-1, speziell für LED-Produkte DIN EN 13032-4 sowie CIE S 025. Sie beschreiben unter anderem Anforderungen und Verfahren für die photometrische Messung von Lampen und Leuchten.
Dabei ist uns eine Sache wichtig: Ein Goniophotometer ist kein Gerät, das eine Leuchte einmal vermisst und anschließend automatisch einen Haken hinter sämtliche Normen und Anforderungen setzt. Auch eine vollständige Lebensdauerprüfung ersetzt es nicht.
Was es uns liefert, sind reproduzierbare und belastbare Messdaten. Und genau diese Daten brauchen wir an vielen Stellen – von der Entwicklung über die Qualitätssicherung bis hin zur technischen Dokumentation.
Für uns ist das Goniophotometer deshalb weit mehr als interessante Messtechnik im Lichtlabor. Es ist ein Werkzeug, mit dem wir überprüfen können, ob unsere LED-Leuchten am Ende tatsächlich das tun, wofür wir sie entwickelt haben.
Gerade bei kundenspezifischen Lösungen ist das ein wichtiger Unterschied. Eine Idee auf dem Papier ist der Anfang. Entscheidend ist aber, was die fertige Leuchte in der Praxis daraus macht – und ob wir ihre Lichtverteilung messen, nachvollziehen und gezielt optimieren können.
Denn am Ende zählt nicht nur, wie viel Licht eine Leuchte erzeugt. Sondern vor allem, wo es ankommt.
Sie planen ein Projekt oder eine Sonderleuchte und brauchen mehr als nur einen Lumen-Wert?
Dann sprechen Sie mit uns. Gemeinsam können wir aus Anforderungen messbare lichttechnische Ziele machen – und aus diesen Zielen eine Leuchte entwickeln, die genau für ihre Aufgabe ausgelegt ist.