[GM] Lichttechnik (Grundlagen)

Was ist Licht?

Licht ist der sichtbare Teil elektromagnetischer Wellen.

Die Lichtgeschwindigkeit c

Licht breitet sich wie alle elektromagnetischen Wellen mit etwa 300.000km in einer Sekunde aus.

LT_F_1 (3K)

Wellenlänge λ ("Lambda") und Frequenz f

Licht legt den Weg in Wellenform zurück. Die Wellenlänge ergibt sich aus der Frequenz und der Lichtgeschwindigkeit:

LT_F_2 (2K)

Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung

Es umfasst die Gesamtheit aller Strahlen und teilt sich wie folgt auf:

LT_1 (108K)

Lichttechnische Grundgrößen

Der Lichtstrom

LT_2 (34K)


Er gibt die gesamte, von einer Lichtquelle in alle Richtungen abgegebene Lichtleistung an.

Fromelzeichen: Φ ("Phi")

Einheit: 1 Lumen [1lm]

Die Lichtausbeute

LT_F_3 (3K)


Sie bezieht den erzeugten Lichtstrom Φ auf den elektrischen Anschlußwert P.

So lassen sich die einzelnen Wirkungsgrade der Lichterzeuger vergleichen.

Fromelzeichen: LAB

Einheit: 1 Lumen je Watt [1lm/W]

Die Lichtstärke

LT_3 (35K)


Sie gibt an, wieviel Licht von einer Lichtquelle in eine ganz bestimmte Richtung abgestrahlt wird.

Alle Lichtstärken in allen Richtungen in einer Ebene ergeben die Darstellung einer Lichtverteilungskurve. (Rundum- oder Spotlicht)

Fromelzeichen: I

Einheit: 1 Candela [1cd]

Beziehung: Ι = Φ / Ω (Raumwinkel)

Die Beleuchtungsstärke

LT_4 (36K)


Die Beleuchtungsstärke bewertet die Strahlungsdichte, die auf eine beleuchtete Fläche auftrifft.

Sie nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.

Fromelzeichen: E

Einheit: 1 Lux [1lx]

Beziehung: E = Φ / A

LT_F_4 (2K)

Die Leuchtdichte

LT_5 (26K)


Die Leuchtdichte bewertet die Helligkeit eines angestrahlten Körpers. Also die Strahlungsdichte, die von seiner Oberfläche reflektiert wird.

Eine hohe Leuchtdichte wirkt sich durch Blendung aus.

Man kann die Oberfläche von hellen Lichtquellen durch mattierte Glaskolben vergrößern und so den Blendeffekt verringern.

Fromelzeichen: L

Einheit: 1 Candela je m2 [1cd/m2]

Beziehung: L = I / AL · cosε

LT_F_5 (2K)

LT_F_6 (3K)


Zusammenstellung

Grundgrößen der Lichttechnik

 
            Ω .......... Raumwinkel, in den der Lichtstrom abgestrahlt wird
            A .......... Fläche, auf die der Lichtstrom trifft
            AL·cosε .... gesehene Fläche der Lichtquelle
            ρ .......... Reflexionsgrad der Fläche
            π .......... 3,14
            * .......... für diffuse Oberflächen
   

Quelle: Zumtobel, "Lichthandbuch für Praktiker"

Licht ist Leben

Die Wirkung einer Beleuchtung ist für jeden Menschen verschieden.

Untersuchungen zeigen eine Abhängigkeit des Wohlbefindens von Beleuchtungstärke sowie der Lichtfarbe.

Licht wirkt dreifach

Licht für die visuellen Funktionen

die normgerechte Beleuchtung des Arbeitsbereiches – blendfrei und komfortabel

Licht für das emotionale Empfinden

die Architektur unterstützende Beleuchtung – stimmungsgebend und gestaltend

Licht mit biologischer Wirkung

den circadianen Rhythmus unterstützend – aktivierend oder entspannend

Lichtfarbe

  bis  1900K Kerzenlicht
  bis  3300K warmweiß
2200K bis  3400K Glühlampen
über ca.  3900K Leuchtstofflampen
  bis  5000K neutralweiß
5100K bis  5400K Mittagsonne im Sommer
5900K bis  6400K bedeckter Himmel im Januar
     6500K Xenonprüflampe (Normlicht C)
     6500K bedeckter Nordhimmel
5000K bis  6800K tageslichtweiß
9900K bis 11500K blauer Mittagshimmel im Dezember

In einem Chromatischen Diagramm (dem Farbdreieck)Ausgangspunkte sind die imaginären Grundfarben [X], [Y] und [Z].
Sie bilden die Eckpunkte eines Dreiecks.
Dieses Dreieck umschließt den gesamten Farbraum.
kann sowohl die Wellenlänge wie auch die Farbtemperatur (Plancksche Kurve)Die verschiedenen Farben des Schwarzen Körpers in die Normfarbtafel eingetragen, ergeben die Plancksche - oder die Black-Body-Kurve angezeigt werden.

LT_20 (80K)

Farbnormung

In der Normfarbtafel wird dargestellt, wie groß die relativen Anteile x der Grundfarbe [X] und y von [Y] einer jeden Farbe sind. Die Einheiten sind so gewählt, dass der Weißpunkt bei x, y, z = 1/3 liegt.

Die beiden Zahlen x und y geben den Farbwert der Farbe an.

Der Normfarbwertanteil von z lässt sich errechnen, denn es ist x + y + z = 1.

Farbwiedergabeindx Ra

Wenn wir Farben sehen wollen, kommt es auf die Lichtquelle an. Was eine Lichtquelle für Farben wiedergibt, sagt uns der CRI:

    CRI steht für Colour Rendering Index (Farbwiedergabeindex Ra)
    anderer Begriff dafür: Ra (allgemeiner Referenzindex)
    je höher der Ra des Lichts, desto natürlicher wirken die Farben
    Maximalwert liegt bei Ra = 100

Farbwiedergabestufen

8 Testfarben R1 bis R8 sollen so getreu wie möglich wiedergegeben werden.

Stufe Ra (CRI) Farbwiedergabeziffer
1A Sehr gut 90 - 100 ≥9
1B Gut 80 - 89 8
2A Befriedigend 70 - 79 7
2B Genügend 60 - 69 6

In Datenblättern von Leuchten findet man oft den Farbcode der Lampe. Der Farbcode ist eine Zahl aus drei Ziffern. Die erste Ziffer steht für den CRI, die anderen beiden stehen für die Farbtemperatur. Zum Beispiel die LED-Lampe aus der Messung:

Referenzfarben

Lichtquellen werden in Farbwiedergabestufen eingeteilt:
Ra > 90 sehr gute Farbwiedergabe
Ra > 80 gute Farbwiedergabe

Eine geringere Farbwiedergabe als 80 sollte an Arbeitsplätzen nicht gewählt werden.

Werden in Ausnahmefällen Lichtquellen mit einem geringeren Farbwiedergabeindex als 80 eingesetzt, muss sichergestellt sein, dass Sicherheitsfarben problemlos erkannt werden.

Gelegentlich werden auch die gesättigten Testfarben R9 bis R14 herangezogen, um besondere Fähigkeiten einer Lichtquelle zu benennen. Die Wiedergabe dieser Farben wird dann separat angegeben.

Referenzfarben

Die Kruithoffsche Behaglichkeitskurve

Sie stellt die Lichtfarbe zur maximalen Beleuchtungsstärke in Beziehung.

kruithoff (179K)