wichtige Parameter des Lichtes

In der Lichttechnik wird eine Reihe von Größen benutzt, um die Eigenschaften von Lichtquellen oder deren Lichtwirkungen quantitativ darstellen zu können.

Lichtstrom

Der Lichtstrom beschreibt die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Lichtleistung. Grundsätzlich könnte diese Strahlungsleistung als abgegebene Energie in der Einheit Watt erfaßt werden. Die optische Wirkung einer Lichtquelle wird auf diese Weise jedoch nicht zutreffend beschrieben, da die abgegebene Strahlung unterschiedslos über den gesamten Frequenzbereich erfaßt und die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit des Auges somit nicht berücksichtigt wird.

Durch die Einbeziehung der spektralen Empfindlichkeit des Auges ergibt sich die Größe Lumen. Ein im Maximum der spektralen Augenempfindlichkeit (photopisch, 555 nm) abgegebener Strahlungsfluß von 1W erzeugt einen Lichtstrom von 683 lm. Dagegen erzeugt der gleiche Strahlungsfluß in Frequenzbereichen geringerer Empfindlichkeit gemäß der V (Â)-Kurve entsprechend kleinere Lichtströme.

Lichtausbeute

Die Lichtausbeute beschreibt den Wirkungsgrad eines Leuchtmittels. Sie wird durch das Verhältnis von abgegebenem Lichtstrom in Lumen und aufgewendeter Leistung in Watt ausgedrückt. Der theoretisch erreichbare Maximalwert bei völliger Umsetzung der Energie in sichtbares Licht wäre 683 lm/W. Die tatsächlich erreichbaren Lichtausbeuten variieren je nach Leuchtmittel, bleiben jedoch stets weit unter diesem Idealwert.

Lichtmenge

Als Lichtmenge wird das Produkt von Zeit und abgegebenem Lichtstrom bezeichnet; die Lichtmenge erfaßt also die in einem Zeitraum abgegebene Lichtenergie. In der Regel wird die Lichtmenge in klm*h angegeben.

Lichtstärke

Eine ideale, punktförmige Lichtquelle strahlt ihren Lichtstrom gleichmäßig in alle Richtungen des Raumes ab, ihre Lichtstärke ist in allen Richtungen gleich. In der Praxis ergibt sich jedoch stets eine ungleichmäßige räumliche Verteilung des Lichtstroms, die teils durch den Aufbau der Leuchtmittel bedingt ist, teils durch bewußte Lenkung des Lichts bewirkt wird.

Es ist also sinnvoll, ein Maß für die räumliche Verteilung des Lichtstroms, d. h. die Lichtstärke des Lichts anzugeben. Die Candela als Einheit der Lichtstärke ist die einzige Grundeinheit der Lichtechnik, von der alle weiteren lichttechnischen Größen abgeleitet werden. Ursprünglich wurde die Candela durch die Lichtstärke einer normierten Kerze definiert, später diente Thoriumpulver bei der Temperatur erstarrenden Platins als Normal; seit 1979 ist die Candela durch eine Strahlungsquelle definiert, die bei einer Frequenz von 540 * 1012 Hz 1/683 W pro Steradiant ausstrahlt.

Die räumliche Verteilung der Lichtstärke einer Lichtquelle ergibt einen dreidimensionalen Lichtstärkeverteilungskörper als Graph. Der Schnitt durch diesen Lichtstärkekörper ergibt die  Lichtstärkeverteilungskurve, die die Lichtstärkeverteilung in einer Ebene beschreibt. Die Lichtstärke wird dabei meist in einem Polarkoordinatensystem als Funktion des Ausstrahlungswinkels eingetragen. Um die Lichtstärkeverteilung unterschiedlicher Lichtquellen direkt vergleichen zu können, werden die Angaben jeweils auf 1000 lm Lichtstrom bezogen. Bei rotationssymmetrischen Leuchten reicht eine einzige Lichtstärkeverteilungskurve zur Beschreibung der Leuchte aus, achsensymmetrische Leuchten benötigen zwei Kurven, die allerdings meist in einem einzigen Diagramm dargestellt werden. Für engstrahlende Leuchten, z. B. Bühnenscheinwerfer, reicht die Genauigkeit des Polarkoordinatendiagramms nicht aus, so daß hierbei eine Darstellung im kartesischen Koordinatensystem üblich ist.

Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für die Lichtstromdichte. Sie ist als das Verhältnis des auf eine Fläche fallenden Lichtstroms zur Größe dieser Fläche definiert. Die Beleuchtungsstärke ist dabei nicht an eine reale Oberfläche gebunden, sie kann an jeder Stelle des Raums bestimmt werden. Die Beleuchtungsstärke kann aus der Lichtstärke abgeleitet werden. Die Beleuchtungsstärke nimmt dabei mit dem Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle ab (photometrisches Entfernungsgesetz).

Beispiele Beleuchtungsstärken:

Richtwerte:

Belichtung

Als Belichtung wird das Produkt aus der Beleuchtungsstärke und  der Belichtungsdauer, mit der eine Fläche beleuchtet wird, bezeichnet. Die Belichtung spielt vor allem bei der Berechnung von Lichtbelastungen auf Exponaten, z. B. in Museen, eine Rolle.

Leuchtdichte

Während die Beleuchtungsstärke die auf eine Fläche treffende Lichtleistung erfaßt, beschreibt die Leuchtdichte das von dieser Fläche ausgehende Licht. Dies Licht kann dabei von der Fläche selbst ausgehen (z.B. bei der Leuchtdichte von Lampen und Leuchten). Die Leuchtdichte ist hierbei definiert als das Verhältnis der Lichtstärke und der auf die Ebene senkrecht zur Ausstrahlungsrichtung projizierten Fläche.

Das Licht kann aber auch von der Fläche reflektiert oder transmittiert werden. Für gestreut reflektierende (matte) und für gestreut transmittierende (trübe) Materialien kann die Leuchtdichte hierbei aus der Beleuchtungsstärke und dem Reflexions- bzw. Transmissionsgrad berechnet werden.

Die Leuchtdichte bildet somit die Grundlage der wahrgenommenen Helligkeit; der tatsächliche Helligkeitseindruck wird allerdings noch vom Adaptationszustand des Auges, den umgebenden Kontrastverhältnissen und dem Informationsgehalt der gesehenen Fläche beeinflußt.

Farbtemperatur/Lichtfarbe

Je höher die Farbtemperatur, desto kühler die Lichtfarbe (gemessen in Kelvin).

Lichtfarben der Natur:

Farbtemperaturen:

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