“DasBoenni” fragte in einem Kommentar was Lumen sind und natürlich gehe ich auf meine Leser ein und erkläre mit diesem Artikel was es mit Lumen auf sich hat und erklär auch kurz die fotometrischen Einheiten Lux und Candela.

Man nehme eine 100 Watt Glüchbirne und beleuchtet damit sein Wohnzimmer, ist schon toll aus elektrischer Energie Licht zu erzeugen. Aber was passiert da eigentlich?
Ein Strommessgerät zeigt einem eine Stromstärke von 0,43 Ampere an; bei einer Netzspannung von 230 V entspricht dies genau der Leistungsaufnahme von P = 230 Volt x 0,43 Ampere = 100 Watt. Diese Energie steckt man also in die Lampe hinein und bezahlt den entsprechenden Stromverbrauch.

Man prügelt also 100 Watt in die Glühbirne rein und man bekommt ein 100 Watt starkes Licht heraus? Falsch gedacht, ein Teil dieser Energie wird von der Glühbirne als Wärme abgegeben, deswegen verbrennt man sich ja auch die Finger…
Toll im Winter, Energieverschwendung im Sommer und eigentlich haben wir ja auch Heizungen um es im Wohnzimmer warm zu haben. Was uns Interessiert – vorallem im Zusammenhang mit Taschenlampen – ist die Leistung im sichtbaren Spektrum der Glühbirne, also das was wir als Licht mit dem Auge warnehmen.

Diejenige Strahlungsleistung, die eine Glühbirne im Bereich des sichtbaren Lichts abgibt, wird als Lichtstrom Φ_V bezeichnet. Die Maßeinheit für den Lichtstrom ist Lumen [lm]. Das Verhältnis aus Lichtstrom und Leistungsaufnahme wird als Lichtausbeute bezeichnet. Die Lichtausbeute ist also quasi der Wirkungsgrad einer Lichtquelle. Bei unserer d100 W Glühbirne ist die Lichtausbeute gerade mal 15 lm/W. Bei einer Leistungsaufnahme von 100 W erhalten wir also gerade mal einen Lichtstrom von 1500 lumen. Der Rest geht in Form von nicht sichtbarer Strahlung und Wärmestrahlung verloren.

Was bedeutet nun der Begriff Lichtstrom? Und warum wird als Einheit Lumen und nicht Watt verwendet? Watt ist eine physikalische Größe und bedeutet Arbeit pro Zeit, d.h. eine Stromquelle liefert mir einen gewissen Energiefluss und leistet für mich eine bestimmte Arbeit in einer bestimmten Zeit. Ähnlich kann man sich den Begriff Lichtstrom erklären: Eine gewisse Menge Licht wird in einer gewissen Zeit ausgestrahlt; solange die Glühlampe leuchtet, hält der Lichtstrom an. Während Watt eine physikalische Einheit ist, ist Lumen eine physiologische Größe.

Kommen wir zu zu der fotometrischen Einheiten Lux und Candela.
Lux ist die Einheit der Beleuchtungsstärke. Eine Beleuchtungsstärke von 1 Lux ergibt sich, wenn ein Lichtstrom von 1 lm gleichmäßig eine Fläche von 1 m² beleuchtet. Einfach gesagt gibt die Beleuchtungsstärke an, wie hell eine Fläche ausgeleuchtet ist. Auch bei der Beleuchtungsstärke wird die Helligkeitsempfinden des Auges berücksichtigt. Die Beleuchtungsstärke lässt sich leicht mit einem Lux-Meter messen.

Bei der Einheit Candela wird es schon etwas komplizierter. In Candela (cd) wird die Lichtstärke gemessen. Die Lichtstärke kann man ähnlich wie die Beleuchtungsstärke auffassen, allerdings wird hier nicht der Lichtstrom pro Fläche sondern pro Raumwinkel gemessen. Die Lichtstärke enthält also eine Information über die Bündelung der Lichtquelle, nämlich wie stark der Lichtstrom auf einen Raumwinkel konzentriert wird. Eine isotrope Lichtquelle mit einem Lichtstrom von 1 lm (die also in alle Richtungen gleichmäßig abstrahlt) hat in alle Richtungen eine Lichtstärke von 1 Candela. Verwendet man nun z.B. einen Reflektor, nimmt in manchen Richtungen die Lichtstärke ab, in anderen nimmt sie zu. Dabei bleibt der Lichtstrom von 1 lm aber konstant.

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