Wartungsfaktor berechnen nach DIN EN 12464-1 & CIE 97
🔧 Was ist der Wartungsfaktor?
Der Wartungsfaktor (MF = Maintenance Factor) ist ein planungsrelevanter Korrekturfaktor, der den unvermeidlichen Lichtstromrückgang einer Beleuchtungsanlage über ihre Nutzungsdauer berücksichtigt.
Hauptursachen für Lichtverlust: LED-Degradation (LLMF), Leuchtenverschmutzung (LMF), Raumverschmutzung (RMF) und Leuchtmittelausfälle (LSF). Normative Grundlagen: DIN EN 12464-1 und CIE 97:2005.
Warum ist der Wartungsfaktor wichtig?
❌ Ohne Wartungsfaktor:
- Anlage erfüllt Anforderungen nur am Anfang
- Nach 1-2 Jahren: Beleuchtungsstärke unter Norm-Mindestwert
- Höhere Betriebskosten (häufigerer Austausch)
✓ Mit Wartungsfaktor:
- Anlage erfüllt Anforderungen über gesamte Wartungsperiode
- Planungssicherheit
- Optimierte Betriebskosten
Normative Grundlagen
- DIN EN 12464-1: Licht und Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten – Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen (definiert Mindest-Wartungsfaktoren)
- CIE 97:2005: "Maintenance of Indoor Electric Lighting Systems" (detaillierte Berechnungsmethoden für MF-Komponenten)
- CIE 154:2003: "The Maintenance of Outdoor Lighting Systems" (für Außenanlagen)
Zusammensetzung des Wartungsfaktors
MF = LLMF × LSF × LMF × RMF
Alle vier Faktoren (jeweils ≤ 1,0) multipliziert ergeben den Gesamt-Wartungsfaktor
Lichtstromverlauf über Wartungsperiode
Die Kurven zeigen typische Lichtstromverläufe. Die Anlage muss bei Installation so dimensioniert sein, dass sie auch am Wartungspunkt noch die Norm-Anforderungen erfüllt.
1. LLMF - Lamp Lumen Maintenance Factor (Lichtstrom-Wartungsfaktor)
Bedeutung: Beschreibt den prozentualen Lichtstromrückgang der LED-Lichtquelle durch irreversible Alterung (Degradation) über die Betriebszeit.
Abhängig von:
- LED-Qualität: L-Wert (L70, L80, L90 = Lichtstrom bei 70%, 80%, 90%)
- Betriebsstunden: Kumulierte Brenndauer bis zum Wartungsintervall
- Betriebstemperatur: Junction-Temperatur (Tj) – höhere Temperatur = schnellere Degradation
- Stromversorgung: Konstantstrom vs. gepulster Betrieb
Beispiel: Ein LED mit L80/50.000h bedeutet: Nach 50.000 Stunden hat die LED noch mindestens 80% ihres ursprünglichen Lichtstroms (LLMF = 0,80).
LED-Degradationskurven nach L-Wert
Premium-LEDs (L90) behalten länger einen höheren Lichtstrom. Bei 30.000 Betriebsstunden: L90≈0,93, L80≈0,85, L70≈0,75.
| LED-Qualität | Betriebsstunden | LLMF |
|---|---|---|
| Premium (L80/50.000h) | 20.000h | 0,95 |
| Standard (L70/50.000h) | 25.000h | 0,85 |
| Einfach (L70/25.000h) | 15.000h | 0,80 |
2. LSF - Lamp Survival Factor
Bedeutung: Anteil der noch funktionierenden Lichtquellen
Abhängig von:
- Ausfallrate (B10, B20)
- Wartungsstrategie (Einzelaustausch vs. Gruppenaustausch)
| Strategie | Ausfallrate | LSF |
|---|---|---|
| Sofortiger Einzelaustausch | Defekte sofort ersetzt | 1,0 |
| Periodischer Einzelaustausch | B10 (90% funktionieren) | 0,95 |
| Gruppenaustausch | Alle bei Wartung getauscht | 1,0 |
3. LMF - Luminaire Maintenance Factor (Leuchten-Wartungsfaktor)
Bedeutung: Beschreibt den Lichtverlust durch Verschmutzung optischer Bauteile der Leuchte (Diffusor, Reflektor, Linsen, Abdeckungen).
Abhängig von:
- Umgebung: Staubbelastung, Aerosole, Feuchtigkeit (Verschmutzungsgrad nach CIE: sehr sauber bis sehr schmutzig)
- Schutzart: IP-Schutzklasse (IP20 = offen, IP54 = staubgeschützt, IP65/IP66 = staubdicht)
- Wartungsintervall: Zeit zwischen Reinigungen
- Bauart: Direkt/indirekt-strahlend, geschlossen/offen, Oberflächenbeschichtung
| Umgebung (CIE-Kategorie) | IP-Schutzart | LMF (3 Jahre) |
|---|---|---|
| Sehr sauber (Reinraum, klimatisierte Büros) | IP54 geschlossen | 0,97 |
| Sauber (Büros, Schulen, Krankenhäuser) | IP54 geschlossen | 0,95 |
| Normal (Leichte Industrie, Verkaufsräume) | IP54 geschlossen | 0,92 |
| Staubig (Werkstätten, Holzverarbeitung) | IP65 staubdicht | 0,88 |
| Sehr staubig (Schwerindustrie, Steinbruch) | IP65/IP66 | 0,82 |
| Sauber (offen) (Büro, offene Leuchte) | IP20 offen | 0,90 |
💡 Wichtiger Hinweis zur IP-Schutzart:
Höhere IP-Schutzarten (IP65/IP66) verhindern zwar das Eindringen von Staub, aber äußere Verschmutzung (Staub auf Abdeckung) reduziert trotzdem den Lichtstrom. Daher ist auch bei IP65-Leuchten in sehr staubigen Umgebungen regelmäßige Reinigung erforderlich!
4. RMF - Room Maintenance Factor (Raum-Wartungsfaktor)
Bedeutung: Beschreibt den indirekten Lichtverlust durch Verschmutzung der Raumoberflächen (Wände, Decke, Boden), die zu einem verringerten Reflexionsgrad führt.
Abhängig von:
- Verschmutzungsgrad: Staubablagerung, Vergilbung, Verfärbung der Oberflächen
- Reflexionsgrad: Helle Oberflächen (ρ > 0,7) reagieren empfindlicher auf Verschmutzung
- Reinigungsintervall: Zeit zwischen Renovierung/Reinigung der Raumflächen
- Beleuchtungsart: Indirektbeleuchtung (Deckenreflexion) stärker betroffen als Direktbeleuchtung
Hinweis: Bei reiner Direktbeleuchtung (kein indirekter Anteil) kann RMF ≈ 1,0 angesetzt werden, da Reflexion keine Rolle spielt. Bei Indirekt- und Mischbeleuchtung ist RMF kritisch.
| Umgebung | Reinigung | RMF (3 Jahre) |
|---|---|---|
| Sehr sauber | Regelmäßig | 0,98 |
| Sauber | Regelmäßig | 0,96 |
| Normal | Gelegentlich | 0,94 |
| Verschmutzt | Selten | 0,90 |
Berechnung: Praxisbeispiele
📐 Berechnungsschema: Wartungsfaktor bestimmen
1. LLMF
Herstellerdatenblatt prüfen oder Degradationskurve ablesen
2. LSF
Wartungsstrategie festlegen (Einzel- vs. Gruppenaustausch)
3. LMF
Umgebung + IP-Schutz + Intervall → Tabelle/CIE 97
4. RMF
Verschmutzung + Reflexion + Beleuchtungsart
MF = LLMF × LSF × LMF × RMF
Beispiel 1: Sauberes Büro (Idealfall)
Rahmenbedingungen:
- Anwendung: Klimatisiertes Großraumbüro, ca. 4.000 Betriebsstunden/Jahr
- Umgebung: Sehr sauber, regelmäßige Reinigung (CIE-Kategorie: "sehr sauber")
- LED-Module: Markenhersteller, L80/50.000h zertifiziert
- Wartungsintervall: 3 Jahre (= 12.000 Betriebsstunden)
- Leuchten: LED-Panels, geschlossen IP54, Direktlicht-Anteil 100%
- Wartungsstrategie: Sofortaustausch defekter Module
Berechnung:
LLMF = 0,95 (L80-LED nach 12.000h: ca. 95% Restlichtstrom)
LSF = 1,0 (Sofortaustausch → alle Leuchten funktionieren)
LMF = 0,95 (IP54, sehr sauber, 3 Jahre)
RMF = 0,97 (sehr sauber, helle Flächen, 100% Direktlicht)
MF = 0,95 × 1,0 × 0,95 × 0,97 = 0,875
→ Ergebnis:
• Nach 3 Jahren noch 87,5% der ursprünglichen Beleuchtungsstärke
• Planungsfaktor: E₀ = Ēm / 0,875 = Ēm × 1,14
• Für 500 lx (Norm): 500 / 0,875 ≈ 571 Lux bei Installation erforderlich
Beispiel 2: Staubige Werkstatt (Herausfordernd)
Rahmenbedingungen:
- Anwendung: Mechanische Werkstatt, Metallbearbeitung, ca. 5.000 Betriebsstunden/Jahr
- Umgebung: Staubig, metallischer Feinstaub, Späne (CIE-Kategorie: "staubig")
- LED-Module: Standard-Qualität, L70/50.000h
- Wartungsintervall: 3 Jahre (= 15.000 Betriebsstunden)
- Leuchten: Feuchtraumleuchten IP65, staubdicht
- Wartungsstrategie: Gruppenaustausch alle 3 Jahre
Berechnung:
LLMF = 0,85 (L70-LED nach 15.000h: ca. 85% Restlichtstrom)
LSF = 1,0 (Gruppenaustausch → alle Module werden getauscht)
LMF = 0,88 (IP65, staubig, 3 Jahre – Außenverschmutzung!)
RMF = 0,90 (verschmutzte Wände/Decke, reduzierte Reflexion)
MF = 0,85 × 1,0 × 0,88 × 0,90 = 0,673
→ Ergebnis:
• Nach 3 Jahren nur noch 67,3% der ursprünglichen Beleuchtungsstärke
• Planungsfaktor: E₀ = Ēm / 0,673 = Ēm × 1,49
• Für 300 lx (Norm Werkstatt): 300 / 0,673 ≈ 446 Lux bei Installation erforderlich (+49%!)
Beispiel 3: Verkaufsraum mit Indirektbeleuchtung
Rahmenbedingungen:
- Anwendung: Modegeschäft, ca. 3.500 Betriebsstunden/Jahr (lange Öffnungszeiten)
- Umgebung: Normal sauber, Publikumsverkehr
- LED-Module: Premium L80/60.000h
- Wartungsintervall: 2 Jahre (= 7.000 Betriebsstunden)
- Leuchten: Indirekt-/Direktstrahler (50/50), IP20 offen, weiße Decke (ρ = 0,80)
- Wartungsstrategie: Periodischer Einzelaustausch (B10-Strategie)
Berechnung:
LLMF = 0,97 (Premium-LED nach nur 7.000h: minimaler Rückgang)
LSF = 0,98 (B10-Strategie: 90% funktionieren, 10% toleriert bis Wartung)
LMF = 0,93 (IP20 offen, normal sauber, 2 Jahre)
RMF = 0,93 (50% indirekt → Deckenreflexion wichtig, normale Verschmutzung)
MF = 0,97 × 0,98 × 0,93 × 0,93 = 0,818
→ Ergebnis:
• Nach 2 Jahren noch 81,8% der ursprünglichen Beleuchtungsstärke
• Kürzeres Intervall + Premium-LED = besserer MF trotz offener Leuchten
• Für 300 lx (Verkauf): 300 / 0,818 ≈ 367 Lux bei Installation erforderlich
Typische Wartungsfaktoren nach DIN EN 12464-1
| Anwendung | Wartungsintervall | Typischer MF |
|---|---|---|
| Büro (sauber, klimatisiert) | 3 Jahre | 0,80 - 0,87 |
| Verkaufsraum | 2-3 Jahre | 0,75 - 0,82 |
| Schule, Krankenhaus | 3 Jahre | 0,75 - 0,80 |
| Produktion (normal) | 2-3 Jahre | 0,70 - 0,75 |
| Werkstatt (staubig) | 2-3 Jahre | 0,67 - 0,72 |
| Industrie (sehr staubig) | 1-2 Jahre | 0,60 - 0,67 |
| Außenbereich | 3 Jahre | 0,70 - 0,75 |
Einfluss des Wartungsintervalls
💡 Kürzere Intervalle = höherer MF = weniger Überdimensionierung
Beispiel: Standard-Büro (L80-LED, IP54, saubere Umgebung)
| Wartungsintervall | Betriebsstunden | MF | Überdimensionierung | Empfehlung |
|---|---|---|---|---|
| 1 Jahr | ~4.000h | 0,92 | +9% | ✓ Ideal, hoher Aufwand |
| 2 Jahre | ~8.000h | 0,85 | +18% | ✓ Empfohlen für kritische Bereiche |
| 3 Jahre | ~12.000h | 0,80 | +25% | ✓ Standard nach DIN EN 12464-1 |
| 4 Jahre | ~16.000h | 0,75 | +33% | ⚠ Nur bei unkritischen Bereichen |
| 5+ Jahre | >20.000h | <0,70 | >+43% | ❌ Nicht normkonform! |
Wirtschaftlichkeit beachten: Kürzere Intervalle = höherer MF = geringere Installationskosten, aber höhere laufende Wartungskosten. Die DIN EN 12464-1 empfiehlt 2-3 Jahre als optimalen Kompromiss.
Wartungsstrategien
1. Sofortiger Einzelaustausch
Vorgehen: Defekte Module werden sofort ersetzt (LSF = 1,0)
✓ Vorteile:
- Höchster LSF-Faktor (1,0)
- Keine Ausfälle toleriert
- Immer volle Beleuchtungsstärke
✗ Nachteile:
- Höchste Personalkosten
- Lichtfarb-Differenzen möglich (Binning)
- Lagerhaltung erforderlich
Einsatz: Sicherheitsrelevante Bereiche, OP-Säle, kritische Produktion
2. Periodischer Einzelaustausch
Vorgehen: Defekte Module bei planmäßiger Wartung austauschen (LSF = 0,90-0,98)
✓ Vorteile:
- Planbare Wartungskosten
- Geringere Materialkosten
- Akzeptabler LSF (B10-Strategie)
✗ Nachteile:
- Zeitweise Ausfälle (bis 10% toleriert)
- Uneinheitliche Lichtfarbe
- Niedrigerer MF als Sofortaustausch
Einsatz: Standard-Büros, Schulen, Verkaufsräume (B10-Norm)
3. Gruppenaustausch
Vorgehen: Alle Module werden bei Wartung getauscht (LSF = 1,0)
✓ Vorteile:
- LSF = 1,0 (alle neu)
- Einheitliche Lichtfarbe
- Planbare Gesamtkosten
- Keine Lagerhaltung nötig
✗ Nachteile:
- Höchste Materialkosten
- Entsorgung funktionierender LEDs
- Nicht nachhaltig
Einsatz: Industriehallen, kritische Prozesse, wenn Farbkonstanz wichtig ist
Entscheidungshilfe: Welche Strategie wählen?
| Kriterium | Sofortaustausch | Periodisch | Gruppenaustausch |
|---|---|---|---|
| LSF-Wert | 1,0 | 0,90-0,98 | 1,0 |
| Personalkosten | Sehr hoch | Mittel | Niedrig |
| Materialkosten | Niedrig | Niedrig | Hoch |
| Farbkonstanz | ❌ Variabel | ❌ Variabel | ✓ Homogen |
| Nachhaltigkeit | ✓ Gut | ✓ Gut | ❌ Schlecht |
Wartungsfaktor in der Lichtplanung anwenden
Schritt-für-Schritt
- Norm-Anforderung ermitteln
Z.B. Büro: Ēm = 500 Lux Beleuchtungsstärke (DIN EN 12464-1) - Wartungsintervall festlegen
Z.B. 3 Jahre = 12.000 Betriebsstunden - Wartungsfaktor bestimmen
Aus Tabelle oder berechnen: MF = 0,80 - Anfangsbeleuchtungsstärke berechnen
E₀ = Ēm / MF = 500 lx / 0,80 = 625 Lux - Anlage dimensionieren
Leuchten für 625 Lux auslegen statt nur 500 Lux
Häufige Fehler vermeiden
❌ Wartungsfaktor komplett vergessen
→ Anlage erfüllt Anforderungen nur kurze Zeit. Norm-Mindest werte werden unterschritten!
❌ Zu optimistischen MF wählen (z.B. 0,95)
→ Realistisch sind meist 0,67-0,85. Zu hoher MF = zu dunkle Anlage!
❌ MF zu niedrig ansetzen (z.B. 0,5)
→ Überdimensionierung, unnötige Mehrkosten, Energieverschwendung
❌ Wartung dann nicht durchführen
→ MF basiert auf Annahme regelmäßiger Wartung. Ohne Wartung noch dunklerer!
Software-Tools für Wartungsfaktor-Berechnung
DIALux evo / DIALux 4
Professionelle Lichtplanungssoftware (kostenlos)
- Automatische MF-Berechnung nach CIE 97
- Wartungsplan-Assistent
- Leuchtendatenbank mit LLMF-Kurven
- Wartungsintervall einstellbar
Tipp: MF-Faktoren im Berechnungsbericht dokumentiert → für Bauherr/Gutachter
RELUX Desktop / RELUX Cloud
Schweizer Lichtplanungs-Software (kostenlos)
- CIE 97-konforme MF-Berechnung
- Umgebungskategorien voreingestellt
- Herstellerdaten automatisch importiert
- Wartungsszenarien vergleichen
Tipp: "Wartungsplan"-Funktion nutzt Leuchten-spezifische LMF-Werte
Hersteller-Tools
Leuchten- und LED-Hersteller bieten oft eigene Rechner
- OSRAM LightCalc: LED-spezifische LLMF-Werte
- Philips Calculator: Produktspezifische Degradation
- TRILUX LC²: Integrierte Wartungsplanung
Vorteil: Exakte LLMF-Daten für konkrete Produkte
Excel/Online-Rechner
Einfache Berechnungstools für Schnellabschätzung
- Manuelle Eingabe der 4 Faktoren
- Tabellarische Richtwerte (CIE/DIN)
- Keine 3D-Planung
Limitierung: Keine raumspezifische Berechnung, nur Überschlagsrechnung
🔍 Wichtig bei Software-Nutzung:
- Prüfen, ob Software nach aktueller CIE 97:2005 rechnet (nicht ältere Versionen)
- Wartungsintervall und Umgebungskategorie manuell korrekt einstellen
- Bei Leuchtendatenbanken: LLMF-Kurven vom Hersteller verifizieren lassen
- MF-Werte im Planungsbericht dokumentieren und begründen
✓ Zusammenfassung: Wartungsfaktor richtig berechnen
Grundlagen
- Formel: MF = LLMF × LSF × LMF × RMF
- Normative Basis: DIN EN 12464-1, CIE 97:2005
- Ziel: Norm-Beleuchtungsstärke über gesamte Wartungsperiode
Typische Werte
- Büro (sauber): MF = 0,80 – 0,87
- Industrie (normal): MF = 0,70 – 0,75
- Werkstatt (staubig): MF = 0,67 – 0,72
Planungspraxis
- Berechnung: E₀ = Ēm / MF (Anfangsbeleuchtungsstärke höher als Normwert)
- Wartungsintervall: 2-3 Jahre empfohlen nach DIN EN 12464-1
- Software: DIALux/RELUX für automatische CIE 97-Berechnung
- Wartung: Plan einhalten, sonst Unterschreitung der Normwerte!
- Dokumentation: MF-Werte und Annahmen im Planungsbericht festhalten
Weiterführende Informationen
Wartungsfaktor-Tabelle
Typische MF-Werte nach Anwendung
LED-Degradation erklärt
L70, L80, LLMF verstehen
Lichtplanung Schritt für Schritt
MF in der Gesamtplanung
Lichtfluss-Prognose
Degradation über Zeit berechnen
Hinweis: Die angegebenen Wartungsfaktoren sind Richtwerte. Für konkrete Projekte sollten die tatsächlichen Bedingungen analysiert und ggf. mit dem Leuchtenhersteller abgestimmt werden. Lichttechnische Software berechnet MF-Werte projektspezifisch.