Grundlagen der Beleuchtung
Grundlagen der Beleuchtung

 

Grundlagen der Beleuchtung

Licht allgemein

Als sichtbares Licht bezeichnet man den Bereich der elektromagnetischen Strahlung, der über das Auge im Gehirn Helligkeits- und Farbempfinden hervorruft.
Für Menschen erstreckt sich dieser Bereich der elektromagnetischen Strahlung von etwa 380 bis 780 nm Wellenlänge. An das sichtbare Licht grenzen die Bereiche der Infrarotstrahlung (Wärme) und der Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung). Der entscheidende Unterschied bei LED-Leuchtmitteln ist, dass nur für das menschliche Auge sichtbares Licht erzeugt wird.
Fast alle konventionellen Leuchtmittel haben einen Infrarot- und Ultraviolett-Anteil, der nicht genutzt werden kann und somit Energie verschwendet! Dadurch wird weniger Leistung nötig, um dieselbe Ausleuchtung zu erzielen.

 

Begriffsdefinitionen

 

Lichtstrom

Der Lichtstrom (Kurzzeichen: Φ (phi), Maßeinheit: Lumen [lm]) gibt die Lichtleistung einer Lampe an. Er beschreibt die von der Lichtquelle in alle Richtungen abgegebene Strahlungsleistung im sichtbaren Bereich.

Lichtstärke

Die Lichtstärke (Kurzzeichen: I, Maßeinheit: Candela [cd]) ist der Teil des Lichtstroms, der in eine bestimmte Richtung strahlt. Ursprünglich entsprach 1 Candela der Lichtstärke einer normierten Kerze.

Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke (Kurzzeichen: E, Maßeinheit: Lux [lx]) ist ein Maß für die Dichte des Lichtstroms und gibt an, wieviel Lichtstrom (lm) auf eine bestimmte Fläche fällt. Sie beträgt 1 lx, wenn der Lichtstrom von einem Lumen einen Quadratmeter Fläche gleichmäßig ausleuchtet (1 lx = 1 lm/m2).

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte (Kurzzeichen: L, Maßeinheit: Candela/Quadratmeter [cd/m2]) beschreibt den vom Betrachter wahrgenommenen Helligkeitseindruck einer leuchtenden oder beleuchteten Fläche. Sie ist abhängig von der Beleuchtungsstärke und dem Reflexiosgrad der beleuchteten Fläche sowie subjektiven Größen wie Adaptionsfähigkeit, Kontrastaufnahme und Informationsgehalt.

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe charakterisiert das farbliche Aussehen von Lichtquellen anhand der Farbtemperatur eines Planckschen Strahlers und wird in Kelvin [K] gemessen. Dabei erfolgt eine Sorteneinteilung in Warmweiß, Neutralweiß und Tageslichtweiß.

  • Warmweiß: Farbtemperatur ≥ 2700 Kelvin
  • Neutralweiß: Farbtemperatur ≥ 3300 Kelvin
  • Tageslichtweiß: Farbtemperatur ≥ 5300 Kelvin
Farbtemperatur

Die Farbtemperatur (Maßeinheit: Kelvin [K]) beschreibt das wahrnehmbare Spektrum einer Lichtquelle im Vergleich mit einem „Schwarzen Strahler“ und wird üblicherweise anhand des sogenannten „Planckschen Kurvenzugs“ dargestellt.

Lichtausbeute

Die Lichtausbeute gibt an, wieviel Lichtstrom eine Lampe pro Watt erzeugt. Der Quotient aus dem von einer Lampe abgegebenen Lichtstrom in Lumen [lm] und deren zuvor aufgenommener Leistung in Watt [W] spiegelt die Wirtschaftlichkeit einer Lampe wieder. Damit ist die Lichtausbeute η (eta) ein Maß für den Wirkungs- grad des Leuchtmittels. Je höher das Verhältnis Lumen/Watt ist, desto besser setzt eine Lampe die eingebrachte Energie in Licht um. Der theoretische Maximalwert liegt bei 683 lm/W.

Farbwiedergabeindex Ra

Gibt an, wie naturgetreu Farben im Licht einer Lampe wiedergegeben werden. Der Farbwiedergabeindex ist von acht häufig vorkommenden Testfarben abgeleitet. Ein Ra-Wert von 100 stellt dabei den größt möglichen Wert dar.

Halbstreuwinkel

Der Halbstreuwinkel beschreibt den Öffnungswinkel, bei dem die Lichtstärke den halben Maximalwert erreicht hat und kann aus einer Licht-Verteilungskurve direkt bestimmt werden. Oftmals wird der Halbstreuwinkel auch als Ausstrahlwinkel, Abstrahlwinkel, Öffnungswinkel oder Halbwertswinkel bezeichnet

Lebensdauer

Die Haltbarkeit einer Lichtquelle wird in Brennstunden [h] angegeben.

Energieeffizienz

Die Energieeffizienz ist durch den Lampenwirkungsgrad (Lichtausbeute) definiert und sagt aus, ob Lampen sparsam oder eher verschwenderisch sind. Die Staffelung geht von A=sparsam bis G=verschwenderisch.

Energieeffizienzlabel (EEL)

Weist die Energieeffizienzklassen aus, die von A bis G reichen. Lampen mit dem Label A haben einen niedrigen, solche mit G einen sehr hohen Energieverbrauch.

Lampenlichtstromwartungsfaktor

Der LLMF beschreibt den maximalen Lichtstromrückgang zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Lampenüberlebensfaktor

Der LSF beschreibt den Anteil der Lampen, die unter definierten Bedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt noch funktionieren.

Watt

Die Einheit Watt [W] steht für die Leistungsaufnahme einer Lampe. Je weniger Leistung eine Lampe hat, desto geringer ist deren Stromverbrauch.

Volt

Elektrische Spannung gemessen in Volt [V]. Gibt an, wie viel Energie nötig ist, um ein Objekt mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen.

Diagramm