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Grundgrößen der Lichttechnik. Lichtstrom. Leuchtdichte. Lichtstärke. Beleuchtungsstärke. Lichtstrom . Lichtstrom . Maßeinheit: Lumen (lm). Eine Glühlampe (40W, 230V) strahlt zum Beispiel einen Lichtstrom von 430lm ab.
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Grundgrößen der Lichttechnik Lichtstrom Leuchtdichte Lichtstärke Beleuchtungsstärke
Lichtstrom Maßeinheit: Lumen (lm) • Eine Glühlampe (40W, 230V) strahlt zum Beispiel einen Lichtstrom von 430lm ab • Der Lichtstrom ist die Lichtleistung der Lichtquelle. Man versteht darunter die gesamte nach allen Seiten abgestrahlte Strahlungsleistung e nach der Bewertung durch das menschliche Auge
V() - Kurve • Der HellempfindlichkeitsgradV (Seheindruck) ist eine Funktion der Wellenlänge • Die sichtbare Strahlung (Licht) soll eindeutig und gemäß der Helligkeit so bewertet werden, dass zwei unter gleichen Bedingungen gleich hell erscheinende Strahlungen auch die gleiche Maßzahl erhalten • Im Maximum der Augenempfindlichkeit (V()–Kurve) entspricht die Strahlungsleistung 1 Watt einem Lichtstrom von 683lm
V() - Kurve • Die V()–Kurve zeigt den Verlauf der Augenempfindlichkeit. Sie stellt Durchschnittswerte dar und wird nach den Regeln der DIN 5031 „Strahlungsphysik im optischen Bereich“ durch Reihenuntersuchungen ermittelt • Es wird zwischen Tagsehen (V() ) und Nachtsehen (V‘() ) unterschieden • Das Maximum beim Tagsehen liegt bei einer Wellenlänge von 555nm, das beim Nachtsehen liegt ca. 50nm darunter
V‘() V()
V() - Kurve • Einige Beispiele: • Eine Lichtquelle von 100W strahle nur die Wellenlänge 555nm, also gelb-grünes Licht ab. Um mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von 500nm dasselbe Hellempfinden im Auge zu bewirken sind bereits 3 solcher Lichtquellen nötig oder die dreifache Leistung. • Um dasselbe Hellempfinden mit rotem Licht bei einer Wellenlänge von 650nm zu bewirken sind schon mehr als 9 der 100W Lichtquellen nötig.
Lichtstrom Maßeinheit: Lumen (lm) • Daraus ergibt sich folgende Formel: • weitere Beispiele: • Leuchtstofflampe L 36W/weiß = 3450lm • Natrium-Niederdrucklampe 35W = 4800lm
Lichtstärke I Maßeinheit: Candela (cd) • Die Lichtstärke ist die Stromdichte (Intensität) in einer bestimmten Richtung. Sie wird in Candela (cd) gemessen. Von dieser Basiseinheit sind die anderen lichttechnischen Einheiten abgeleitet worden. • Zur Berechnung der Lichtstärke wird der Raumwinkel herangezogen.
Lichtstärke I Maßeinheit: Candela (cd) • Die von einer Lichtquelle auf einen Empfänger fallende Strahlungsleistung ist dem Raumwinkel proportional. Raumwinkel:
Lichtstärke I Maßeinheit: Candela (cd) • Die Lichtstärke berücksichtig diese Raumwinkelabhängigkeit und somit gilt: • Die Lichtquellen strahlen im allgemeinen nicht gleichmäßig in alle Richtungen des Raumes, d.h. die Lichtstärke ist ungleichmäßig verteilt. • Die Hersteller von Lampen und Leuchten geben Lichtstärkeverteilungskurven (LVK) für ihre Produkte an. Daraus kann die Lichtstärke unter verschiedenen Ausstrahlungswinkeln entnommen werden.
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Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht (Lichtstromdichte).
Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Es wird im allgemeinen unterschieden zwischen: • horizontale Beleuchtungsstärke Eh • vertikale Beleuchtungsstärke Ev • mittlere Beleuchtungsstärke Eh
Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Für die Beleuchtungsstärke ergibt sich durch Kombination mit den Formeln für den Raumwinkel und die Lichtstärke das Photometrische Entfernungsgesetz.
Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Die Beleuchtungsstärke nimmt also mit dem Quadrat der Entfernung ab.
Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Diese Formel gilt jedoch nur für punktartige Lichtquellen sowie für senkrecht auftreffendes Licht. Bei schrägem Lichteinfall muss deshalb gemäß folgender Formel der Winkel berücksichtigt werden:
Beleuchtungsstärke E Maßeinheit: Lux (lx) • Für die Berechnung der Beleuchtungsstärke eines Punktes (Ep) ergeben sich folgende Formeln, bei denen anstelle des Abstandes r die Lichtpunkthöhe h verwendet wird: Eph horizontale Punktbeleuchtungsstärke Epv vertikale Punktbeleuchtungsstärke
Leuchtdichte L Maßeinheit: cd/m2 • Die Leuchtdichte ist ein Maß für den Helligkeitseindruck, den das Auge von einer selbstleuchtenden oder einer beleuchteten Fläche hat. • Steht die leuchtende Fläche vom Betrachter aus nicht senkrecht, so ist für die Berechnung der Leuchtdichte die vom Auge gesehene Fläche zu berücksichtigen.
Leuchtdichte L Maßeinheit: cd/m2 • Unterschieden werden muß zwischen der Leuchtdichte eines Selbststrahlers und der Leuchtdichte einer reflektierenden Oberfläche. • Bei der reflektierenden Leuchtdichte gilt es zu beachten, um welche Form der Reflexion es sich handelt: • gerichteten Reflexion (Spiegel) • rein diffusen Reflexion (Tapete) • gemischten Reflexion
Leuchtdichte L Maßeinheit: cd/m2 • Betrachtet man die gerichtete Reflexion, so ist die reflektierte Leuchtdichte proportional zur einfallenden Leuchtdichte. r Grad der gerichteten Reflexion L0 einfallende Leuchtdichte Lr reflektierende Leuchtdichte
Leuchtdichte L Maßeinheit: cd/m2 • Die diffuse Reflexion ist ein Sonderfall, bei dem das Objekt in alle Richtungen die gleiche Leuchtdichte ausstrahlt.
Leuchtdichte L Maßeinheit: cd/m2 • Bei der gemischten Reflexion setzt sich die Leuchtdichte aus einem diffusen Anteil und einem gerichteten Anteil zusammen. Der Einfluss der Oberfläche kann durch einen Leuchtdichtekoeffizienten charakterisiert werden.
