Lux und Lumen: der Unterschied — und wie man umrechnet

Vier Einheiten, und nur eine steht auf der Packung

Das Lumen misst den gesamten Lichtstrom: alles, was eine Lampe in alle Richtungen abstrahlt, gewichtet danach, wie das menschliche Auge auf jede Wellenlänge anspricht. Es sagt nichts darüber, wohin dieses Licht geht. Die Candela misst Licht in einer Richtung — die Lichtstärke, die SI-Basiseinheit unter den vieren, aus der sich die anderen ableiten. Das Lux misst, was auf einer Fläche ankommt: ein Lumen je Quadratmeter. Und das Nit, Candela je Quadratmeter, misst, was eine Fläche zu deinem Auge zurückschickt — deshalb steht es im Datenblatt eines Bildschirms und nicht auf einer Glühlampe.

Nur das Lumen steht auf der Verpackung, und daher rührt fast jeder Irrtum in diesem Feld. Ein Hersteller kann dir sagen, was die Lampe verlässt; niemand kann dir sagen, was auf deinem Schreibtisch ankommt, ohne deinen Schreibtisch zu kennen. Ist das einmal gesetzt, fühlt sich die Forderung nach einer Fläche nicht mehr wie eine Formalie an, sondern wie die Definition — die sie ist.

Das Abstandsquadrat, und warum die Lumenzahl allein nichts sagt

Licht einer kleinen Quelle verteilt sich über eine Kugel, und die Kugelfläche wächst mit dem Quadrat des Radius. Die Beleuchtungsstärke fällt also mit dem Quadrat des Abstands: eine Quelle von 1 000 Candela liefert in einem halben Meter 4 000 Lux, in einem Meter 1 000 Lux, in zwei Metern 250 und in drei 111. Rück eine Schreibtischlampe doppelt so weit weg, und du hast das Licht auf der Seite geviertelt, nicht halbiert. Das ist die nützlichste Rechnung des ganzen Themas, und sie erklärt, warum eine Pendelleuchte tiefer zu hängen so viel mehr bringt als eine hellere Lampe zu kaufen.

Der Abstrahlwinkel ist die andere Hälfte. Eine Lampe, die ihren Lichtstrom in einen engen Kegel bündelt, liefert unter sich weit mehr Lux als dieselben Lumen breit verteilt. Nimm einen 600-Lumen-Strahler. In einem 24-Grad-Kegel ergibt das rund 4 370 Candela, also 1 092 Lux in zwei Metern. Dieselben 600 Lumen in einem 36-Grad-Kegel geben auf derselben Entfernung 488 Lux; bei 60 Grad 178 Lux; bei 120 Grad Flut 48 Lux. Eine Lampe, eine Lumenzahl — und je nach Bündelung ein Ergebnisbereich von eins zu zwanzig.

Rechne dasselbe für eine gewöhnliche nackte Glühlampe, und das Ergebnis ernüchtert. Eine 800-Lumen-Lampe, die in die ganze Kugel strahlt, sind rund 64 Candela, also 64 Lux in einem Meter und 16 in zwei. Eine Deckenleuchte gut zwei Meter über einem Tisch trägt zu diesem Tisch durch direktes Licht allein also nur einige zehn Lux bei. Ein beleuchteter Raum erreicht 300 Lux, weil es mehrere Leuchten gibt, weil Wände und Decke einen großen Teil des Lichtstroms zurückwerfen und weil der Schirm umlenkt statt zu schlucken. Genau dieses Zurückwerfen steht hinter dem Nutzungsfaktor, und darum gibt es die Wirkungsgradmethode überhaupt.

Wie viel Licht wirkliche Tätigkeiten wirklich brauchen

In den Vereinigten Staaten sind die frei zugänglichen Primärzahlen die OSHA-Mindestwerte für Baustellen, angegeben in Foot-Candles: 5 für die allgemeine Baustellenbeleuchtung, 3 für Betonieren, Aushub, Abfallflächen, Zuwege, aktive Lagerflächen, Laderampen, Betankung und Feldwartung, 5 im Innenbereich für Lager, Gänge und Fluchtwege, 10 für Baustelleneinrichtungen und Werkstätten, und 30 für Sanitätsstationen, Krankenräume und Büros. Ein Foot-Candle sind 10,76 Lux, der Bürowert liegt also bei rund 323 Lux. Beachte, was das ist: gesetzliche Mindestwerte für eine Baustelle, keine Komfortziele für einen Ort, an dem man acht Stunden am Tag verbringt.

In Europa ist die Bezugsgröße die EN 12464-1, die den Wartungswert der Beleuchtungsstärke für Hunderte benannter Tätigkeiten festlegt. Sie ist eine kostenpflichtige Norm; ihre genauen Werte konnten für diesen Artikel also nicht am Normtext selbst geprüft werden und werden hier nicht zitiert, als wären sie es. Ehrlich sagen lässt sich die Form der Leiter, über die alle veröffentlichten Fassungen dieser Empfehlungen einig sind: Verkehrsflächen und Flure unten bei etwa 100 Lux, allgemeine Lagerung bei rund 150, Eingangshalle bei rund 200, allgemeines Büro und Küchenarbeit zwischen 300 und 500, anhaltendes Lesen, Schreiben und Bildschirmarbeit bei rund 500, technisches Zeichnen und Feinmontage bei rund 750, Prüfen oder sehr feine Arbeit bei 1 000 und darüber.

Zwei Dinge machen diese Zahlen weniger absolut, als sie aussehen. Ein alterndes Auge braucht für dieselbe Aufgabe deutlich mehr Licht, weshalb die Empfehlungen für eine arbeitende Bevölkerung geschrieben sind und nicht für dich. Und eine Ziel-Beleuchtungsstärke ist ein Wartungswert — das Niveau, das die Anlage am Ende ihres Reinigungs- und Austauschzyklus noch liefern muss, nicht das vom Tag der Inbetriebnahme. Eine neue Anlage muss also höher zielen: dafür gibt es den Wartungsfaktor, und dieser Rechner wendet keinen an.

Was der Rechner genau tut — und wo er aufhört

Sechs Eingaben, drei Ausgaben, eine Rechenzeile. Er multipliziert Länge mal Breite und rechnet Fuß in Meter um, falls du Fuß gewählt hast; multipliziert diese Fläche mit deinem Ziel-Lux; teilt durch den Nutzungsfaktor; und teilt das Ergebnis durch die Lumen je Lampe, aufgerundet. Mehr passiert nicht. Die Voreinstellungen ergeben 7 500 Lumen und zehn Lampen, und du kannst es im Kopf prüfen: 5 mal 4 ist 20, mal 300 ist 6 000, geteilt durch 0,8 ist 7 500, geteilt durch 800 ist 9,375, aufgerundet 10.

Der Nutzungsfaktor ist die einzige Ermessensfrage, die er dir stellt, und er verschiebt die Antwort stark. Bei 100 %, einem unerreichbaren Ideal, verlangt derselbe Raum 6 000 Lumen und acht Lampen. Bei 80 %, der Voreinstellung für einen typischen Raum, 7 500 und zehn. Bei 60 %, für einen großen Raum oder dunkle Wände, 10 000 und dreizehn. Fünf Lampen Unterschied über ein einziges Auswahlfeld: das ist die Eingabe, über die am meisten nachzudenken lohnt, denn weiße Wände und eine helle Decke leisten wirklich einen großen Teil der Arbeit.

Wo er aufhört, zählt so viel wie das, was er tut. Kein Abstandsfeld, kein Abstrahlwinkel, keine Montagehöhe, kein Wartungsfaktor. Er beantwortet „wie viel Lampenlichtstrom braucht dieser Raum insgesamt“, nicht „wie hell wird es auf meinem Schreibtisch“, und er lässt sich zur zweiten Frage nicht überreden. Er prüft auch nichts: trag bei Länge und Breite nichts ein, und er meldet null Lumen und null Lampen, als wäre das eine Antwort. Und ein Detail, das jeden überrascht, der in Fuß rechnet: die Bodenfläche wird immer in Quadratmetern gezeigt. Das ist richtig — die Rechnung ist durchgehend metrisch, die Umrechnung sauber —, aber ein als 14 mal 12 Fuß eingetragener Raum kommt als 15,61 zurück, nicht als 168.

Häufige Fragen

Wie viel Lumen sind 500 Lux?

Die Frage ist unvollständig, und das ist keine Erbsenzählerei. 500 Lux über einem Quadratmeter sind 500 Lumen. Über dem in diesem Artikel durchgehend verwendeten 20-m²-Raum sind es 10 000 Lumen, die auf dem Boden ankommen, oder 12 500 Lampenlichtstrom bei 80 % Nutzung. Über einem Raum von 15,61 m² sind es 7 805 am Boden und 9 755 Lichtstrom. Gleiches Ziel, drei Antworten, und geändert hat sich nur die Fläche. Jede Seite, die dir einen einzigen Faktor von Lux nach Lumen gibt, hat stillschweigend eine Raumgröße angenommen und dir nicht gesagt, welche.

Warum wirkt mein Raum dunkel, obwohl die Lampen die richtige Summe ergeben?

Weil die Gesamtlumen nichts darüber sagen, wo das Licht ankommt. Eine einzelne Leuchte mit 7 500 Lumen mitten an der Decke erzeugt einen hellen Fleck darunter und Düsternis an den Rändern, und das Auge beurteilt den Raum nach der Düsternis. Verteile denselben Lichtstrom auf mehrere Leuchten, und der Raum wirkt gleichmäßig ausgeleuchtet. Zwei weitere häufige Ursachen: dunkle Wände, die das Licht schlucken, das sonst zurück in den Raum geworfen würde — der Nutzungsfaktor rückwärts —, und Schirme, die den Großteil des Lichts nach oben oder unten schicken statt zur Seite.

Kann mir dieser Rechner die Lux auf meinem Schreibtisch sagen?

Nein, und er sollte es nicht vorgeben. Er hat kein Feld für den Abstand zwischen Lampe und Fläche, keines für den Abstrahlwinkel und keines für die Montagehöhe — er kann es also nicht wissen. Er beantwortet die Frage auf Raumebene: wie viel Gesamtlichtstrom ein Raum dieser Größe braucht, um im Mittel diese Beleuchtungsstärke zu erreichen. Für die Schreibtischfrage brauchst du die Punktquellenrechnung — Lichtstärke in Candela geteilt durch das Quadrat des Abstands in Metern —, wobei die Lichtstärke die Lumen der Lampe geteilt durch den Raumwinkel ihres Kegels sind. Der Abschnitt zum Abstandsquadrat oben rechnet zwei Beispiele durch.

Welchen Nutzungsfaktor soll ich wählen?

Achtzig Prozent für einen gewöhnlichen Raum mit hellen Wänden und weißer Decke: das ist die Voreinstellung und der richtige Startpunkt für die meisten Wohnungen. Sechzig Prozent für einen großen Raum, dunkle oder holzvertäfelte Wände, eine hohe Decke oder Leuchten, die den Großteil ihres Lichts an die Decke werfen. Hundert Prozent ist kein wirklicher Raum: es steht für eine perfekte Hülle, die nichts verliert, und wer es wählt, kommt immer zu kurz. Im Zweifel den niedrigeren nehmen — einen etwas zu hellen Raum kann man dimmen, einen zu dunklen nicht zurückverkabeln.

Gelten Lux und Lumen für Tageslicht genauso?

Die Einheiten ja; die Rechnung dieses Rechners nein. Die Beleuchtungsstärke aus dem Himmel wird genauso in Lux gemessen wie künstliche — ein bedeckter Tag liefert im Freien auf einer waagerechten Fläche einige tausend Lux, direkte Sommersonne Zehntausende, und ein Raum ein paar Meter vom Fenster entfernt einen kleinen Bruchteil davon. Was bricht, ist die Raummethode: Tageslicht kommt durch eine Öffnung in einer Wand und nicht von über die Decke verteilten Leuchten, es fällt also mit dem Abstand zum Fenster stark ab und lässt sich nicht als Mittelwert über den Boden modellieren. Tageslicht wird mit einem eigenen Maß beurteilt, dem Tageslichtquotienten, den dieses Werkzeug nicht berechnet.