Warum Straßenbeleuchtung nicht in Lux gemessen wird: Klasse M5

Lichtstudie · Straßenbeleuchtung

Leuchtdichteberechnung nach DIN EN 13201 für drei Gemeindestraßen der Klasse M5. Fahrbahnleuchtdichte, Gleichmäßigkeit, Blendung der Autofahrer und null Licht über der Horizontalen.

Straßenbeleuchtung wird nicht in Lux gemessen. Das klingt überraschend, aber der Autofahrer sieht nicht das Licht, das auf den Asphalt fällt – er sieht das, was vom Asphalt zurückgeworfen wird. Deshalb wird eine Straße nach der Leuchtdichte in Candela pro Quadratmeter beurteilt. Alle drei Abschnitte dieser Gemeinde erfüllen die Klasse M5. Einer davon hat aber nur genau auf der Grenze bestanden – und das lohnt eine genauere Betrachtung.

Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke: Worin liegt der Unterschied?

Beleuchtungsstärke (Lux) ist das Licht, das auf eine Oberfläche fällt. Leuchtdichte (Candela pro m²) ist das Licht, das von der Oberfläche in Richtung des Betrachters zurückgeworfen wird. Für den Autofahrer zählt nur das Zweite.

Warum? Stellen Sie sich zwei Straßen mit derselben Beleuchtungsstärke vor. Die eine hat neuen schwarzen Asphalt, die andere hellen Beton. Beton reflektiert deutlich mehr Licht, wirkt heller, und ein Hindernis zeichnet sich darauf früher als dunkle Silhouette ab. Gleiche Lux-Werte, andere Sichtbarkeit.

Deshalb gehen in die Berechnung auch die Reflexionseigenschaften der Fahrbahn ein. Hier wird mit einem Fahrbahnbelag der Klasse CIE R3 und einem mittleren Leuchtdichtekoeffizienten q0 = 0,070 gerechnet. Würde sich die Gemeinde für einen anderen Belag entscheiden, wäre die Berechnung nicht mehr gültig – auch wenn keine einzige Leuchte angefasst wird.

Drei Abschnitte, drei Ergebnisse

Die Gemeinde hat drei verschiedene Straßen. Alle fallen in die Klasse M5, unterscheiden sich aber in der Breite, der Masthöhe und dem Mastabstand. Die Ergebnisse:

Abstand / Höhe = Mastabstand / Masthöhe.

Abschnitt 1 ist ein Lehrbuchbeispiel: Masten im Abstand von 30 m und 9 m Höhe ergeben eine Leuchtdichte von 0,52 und eine sehr gute Längsgleichmäßigkeit von 0,74. Das Verhältnis von Abstand zu Höhe liegt bei etwa 3,3 – ein Wert, den jeder gut geplante Abschnitt haben sollte.

Abschnitt 2 hat die Masten 50 m voneinander entfernt bei 10 m Höhe, also ein Verhältnis von 5. Das ist viel, und es macht sich bemerkbar: Die Längsgleichmäßigkeit sinkt auf 0,46, also nur knapp über den Grenzwert von 0,40. Mit anderen Worten: Zwischen den Leuchten liegt eine spürbar dunklere Zone.

Abschnitt 3 besteht nur auf der Grenze

Hier kommt alles zusammen. Leuchtdichte 0,50 cd/m² bei einer Anforderung von ≥ 0,50. Blendung 15 % bei einem Grenzwert von ≤ 15 %. Beides exakt auf der Grenze, ohne ein Hundertstel Reserve.

Formal ist das in Ordnung. Praktisch bedeutet es, dass jede Abweichung vom Projekt den Abschnitt durchfallen lässt – zwei Meter mehr Mastabstand, ein halber Meter weniger Masthöhe, ein dunklerer Belag nach einer Sanierung. Bei einem solchen Abschnitt lohnt es sich, die Masten etwas enger zu setzen oder zu einer Leuchte mit höherem Lichtstrom zu greifen. Reserve kostet wenig und verschafft Ruhe.

Vier Kürzel, die entscheiden

Lm – mittlere Fahrbahnleuchtdichte

Die durchschnittliche Leuchtdichte der Fahrbahn, wie sie der Autofahrer aus etwa 60 m Entfernung sieht. Für die Klasse M5 genügen 0,50 cd/m². Zum Vergleich: Eine Hauptverkehrsstraße durch die Stadt (Klasse M3) braucht das Doppelte.

Uo – Gesamtgleichmäßigkeit

Verhältnis der dunkelsten Stelle der Fahrbahn zum Mittelwert. Sie sorgt dafür, dass im Blickfeld kein dunkles Loch entsteht, in dem ein Fußgänger verschwindet. Grenzwert 0,35.

Ul – Längsgleichmäßigkeit

Der Wechsel von Licht und Schatten in Fahrtrichtung, in der Mitte des Fahrstreifens. Diese Zahl beschreibt den unangenehmen „Zebra-Effekt“, bei dem der Fahrer durch regelmäßige Streifen aus Licht und Dunkelheit fährt. Grenzwert 0,40 – und genau dieser Parameter bestraft zu große Mastabstände.

TI – Schwellenwerterhöhung

Das Maß für die Blendung der Autofahrer durch die Leuchten selbst. Es gibt an, um wie viel Prozent ein Hindernis kontrastreicher sein muss, damit es ein von einer Leuchte geblendeter Fahrer überhaupt wahrnimmt. Je niedriger, desto besser; Grenzwert 15 %. Senken lässt sich der Wert durch höhere Masten und eine bessere Abschirmung der Leuchte.

Eine Null, die Freude macht: ULOR 0,00

In der Leuchtentabelle steht die Zeile ULR / ULOR: 0,00. Das bedeutet, dass kein Teil des Lichtstroms über die Horizontale strahlt. Nicht einmal ein Prozent.

Ergänzt wird das durch die maximalen Lichtstärken bei großen Ausstrahlungswinkeln: Bei 80° gibt die Leuchte 131 cd pro 1.000 Lumen ab, bei 90°, also genau waagerecht, null. Praktisch heißt das: Wenn Sie neben der Leuchte stehen und aus Augenhöhe auf sie blicken, sehen Sie die Lichtquelle nicht – Sie sehen nur den beleuchteten Gehweg.

Das ist keine kosmetische Angabe. Licht, das nach oben strahlt, ist Energie, die die Gemeinde bezahlt und die niemandem nützt – und zugleich die Hauptursache für die Aufhellung des Nachthimmels. Ein ULOR von null ist bei hochwertigen Leuchten heute Standard, bei günstigen Modellen mit gewölbter Abdeckung begegnen Ihnen aber immer noch Werte um drei Prozent. Bei einer Gemeinde mit tausend Leuchten ist das nicht zu vernachlässigen.

Was die Gemeinde für das Licht bezahlt

Der Report gibt die Leistung pro Kilometer Strecke an: 825 W/km im ersten Abschnitt, 900 W/km im zweiten und 1.200 W/km im dritten. Den Unterschied macht nicht eine bessere oder schlechtere Leuchte, sondern die Geometrie: Je dichter die Masten, desto mehr Watt pro Kilometer.

Bei 4.000 Betriebsstunden pro Jahr – das entspricht dem Betrieb von der Abenddämmerung bis zum Morgengrauen über das ganze Jahr – verbraucht ein Kilometer des ersten Abschnitts rund 3,3 MWh. Der dritte Abschnitt kommt bei gleicher Länge auf fast 4,8 MWh.

Bemerkenswert ist der Wartungsfaktor von 0,89. Er ist sehr hoch, weil es sich um eine geschlossene Leuchte mit glatter Abdeckung handelt. In die Optik gelangen weder Staub noch Insekten, sodass nach Jahren noch 89 % des ursprünglichen Lichts übrig sind. Ältere Leuchten mit offener Abdeckung und Entladungslampe hatten oft einen Faktor um 0,6 – und genau deshalb leuchteten sie nach zehn Jahren nur noch wie eine Kerze, obwohl sie „noch funktionierten“.

Was die einzelnen Zahlen bedeuten

Lm (Fahrbahnleuchtdichte)

Mittlere Leuchtdichte der Fahrbahn in cd/m², wie sie der Autofahrer sieht. Die Grundgröße für Straßen – nicht Lux.

Klasse M5

Eine der niedrigsten Klassen für den motorisierten Verkehr. Gemeindestraßen mit wenig Verkehr und niedriger Geschwindigkeit.

Uo / Ul

Gesamt- und Längsgleichmäßigkeit der Leuchtdichte. Die Längsgleichmäßigkeit bestraft große Mastabstände.

TI (Schwellenwerterhöhung)

Blendung der Autofahrer durch die Leuchten, in Prozent. Niedriger ist besser.

q0 und Belagsklasse

Wie die Fahrbahn Licht reflektiert. Ein anderer Belag macht die Berechnung ungültig, auch wenn Sie keine Leuchte anfassen.

ULOR

Anteil des Lichts, der über die Horizontale strahlt. Null bedeutet, dass die Leuchte nicht in den Himmel strahlt.

REI

Kennwert für die Beleuchtung des Straßenumfelds – wie gut man neben der Fahrbahn sieht, auf dem Bankett und dem Gehweg.

Was Sie daraus mitnehmen können

Die Gemeinde hat die Leuchten getauscht, und alle drei Abschnitte erfüllen die Klasse M5. Der beste erreicht eine Leuchtdichte von 0,52 cd/m², eine Gleichmäßigkeit von 0,62 und eine Blendung von nur 9 %. Keine Leuchte strahlt über die Horizontale.

Wenn Sie sich eine Regel merken wollen, dann das Verhältnis von Mastabstand zu Masthöhe. Um das Dreifache herum ergibt sich ein schönes Ergebnis. Über dem Vierfachen beginnt die Längsgleichmäßigkeit zu sinken, und das zeigt sich in der Berechnung früher als auf der Rechnung. Einen Mast einzusparen ist verlockend – und der häufigste Grund, warum ein Abschnitt nur knapp besteht.

Die eingesetzte Leuchte gehört in die Kategorie LED-Straßenbeleuchtung. Eine Leuchtdichteberechnung nach DIN EN 13201 für die Straßen in Ihrer Gemeinde erstellen wir kostenlos.