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Lichtstrom (lm, Lumen)
Der Lichtstrom ist die Leistungseinheit im lichttechnischen Maßsystem unter Berücksichtigung der Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges.
Egal ob Du z.B. eine LED Birne gekauft hast, die ihre Helligkeit in alle Richtungen (360°) abgibt bzw. "aufteilt", oder einen LED Spot, der seine gesamte Helligkeit auf z.B. 60° "konzentriert". Bei Lumen wird die gesamte Lichtleistung, unabhängig von der Leuchtrichtung angegeben. Hier empfehlen wir unsere 3 Steps zur richtigen LED Beleuchtung Seite.
***WICHTIG*** Wie Effizient ist Deine LAMPE? ***WICHTIG*** Um keine ineffiziente Lampe zu kaufen, obwohl sie in der Energieeffizienzklasse A gelistet ist, Dividiert man Lumen durch den Verbrauch in Watt und erhält so den besten Effizienz-Vergleichswert seiner Lampe: Effizienz = Lumen/Watt
Liegt die lm/W Effizienz einer weissen oder warm weissen LED Lampe unter 50 lm/W, sollte man nach unserer Meinung die Finger davon lassen und sich nach einer anderen LED Lampe umschauen. Hier empfehlen wir unsere Lumen/Watt Effizienz Seite. Die Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, lässt sich auch in Lichtstrom lm und Lichtstärke cd umrechnen: Lumen = Lux x m² & Lumen = Candela x RaumwinkelNur... wer positioniert seinen Beleuchtungs"körper" 50cm vor dem zu beleuchtende "Objekt"? Wir glauben, außer wenn jemand Objekte in Schauvitrinen, oder Bilder in Galerien optimal ausleuchten will, oder mehrere Spots gewollt, als "gesamt" Beleuchtung wünscht oder Aquarianer ... keiner.
Diese LUX Angaben geben ohne dem sr (Sterat=Raumwinkel), also für den aus dem Abstrahlwinkel errechneten Raumwinkel (sr), keinen für die Allgemeinheit verständlichen Sinn. Es ist klar, dass eine Led mit einem Abstrahlwinkel von z,B. 15Grad bei gleichem ABSTAND vor einer Wand, eine kleinere Fläche ausleuchtet, aber dafür heller, als eine LED mit einem Abstrahlwinkel von z.B. 120Grad. Bei 120Grad wird ja das gesamte Licht auf eine größere Fläche "verteilt" als bei einem kleinen Winkel. Je näher ich jetzt von einer Strahlungsquelle an die "Wand" heran gehe, desto heller wird die Fläche bestrahlt aber auch desto kleiner wird sie.
Beispiel: Bei 15Grad wären der Raumwinkel 0,0538sr. Dies ergibt dann eine beleuchtete Fläche von 0,01345m². Wenn unsere LED z.B einen Lichtstrom vom 200lm hätte wären dies in LUX ausgedrückt, bei einem Abstand von 50cm: 200 / 0,01345m² = 14.879 LUX !!! Justieren wir aber die gleiche LED 5m vor die Wand würde dies ergeben: 5m x 5m x 0,0538sr = 1,345m² Die Wand wäre auf eine Fläche von 1,35m² beleuchtet und dies mit einem Lichtstrom von 200lm. Also in LUX ausgerückt, bei einem Abstand von 5m: 200 / 1,35m² = 148 LUX. Noch ein Beispiel um die Wichtigkeit die Angaben LUX mit dem Abstrahlwinkel zu demonstrieren:
Gleiche Voraussetzungen wie vorher: LED mit 200lm aber bei einem Abstrahlwinkel von 120Grad.
120Grad haben einen Raumwinkel von 3,1416sr. Für ein besseres Verständniss empfehlen wir an dieser Stelle unsere 3 Step´s zur richtigen LED Beleuchtung Seite.
Diese Tabelle haben wir für Wikipedia.org ausgerechnet. Sie gibt die gängigsten Raumwinkel an:
Wer den sr selbst berechnen will geht wie folgt vor: 4 x Pi x (sin x (X°/4))² = sr Mehr unter: Raumwinkel, Steradiant, sr
lm = cd x sr ; Lumen lm = Candela cd x Raumwikel sr ; 1 cd = 12,566 lm ; 65,5 Grad = 1 sr ; 180 Grad = 6,283 sr , 360 Grad = 12,566 sr Helligkeit ist nicht gleich Helligkeit:
Dass sich unsere menschliche Farbwahrnehmung messtechnisch nicht so leicht erfassen lässt ist einfach deomonstriert:
mit unserem Lichtstrom (Lumen) zu tun? Weil der Lichtstrom eine physiologische Größe ist! Na super, werden jetzt einige denken. Eine physiologische Größe. Was bitte ist das? Das Hellempfindlichkeitsdiagramm basiert auf der Durchschnittsbeobachtung von hunderten von Testpersonen und keinen Maschinen die nur etwas Vorprogrammiertes ausführen. Deswegen ist der Lichtstrom und damit auch die Einheit Lumen eine empirische, physiologische Größe. Und jetzt kommt der springende Punkt: Der Lichtstrom einer färbigen LED ist das Produkt = seiner theoretisch maximal möglichesten Lichtausbeute (der Maximalwert liegt bei einer Wellenlänge 555nm, grün) und wird als Km bezeichnet. Km hat einen Wert von 683 Lumen/Watt, also ein Fixer Wert, multipliziert mit dem für die jeweilige Wellenlänge zugehörigen spektralen Hellempfindlichkeitsgrad ( siehe Abildung: Grün = 555nm = 1, rot = 650nm = 0,1) und der Strahlungsleistung in Watt. Dieser "Wichtwert" kann "nur" in dem Bereich zwischen 0,0 bis 1 liegen, also ein sehr kleiner Bereich mit "dramatischen" Folgen!!!!
Eine rote oder blaue Laser LED mit einem Hellempfindlichkeitsgrad von 0,1, kann unter Laborbedingungen somit "nur" maximale 68,3 lm/W erreichen. Beispiel bei einer 1 Watt LED:
Rote LED 670nm = 683(lm/W) x 0,1 (Km) x 1 (W) = 68,3 lm
Lumendichte:Wer sich für Power LEDs interessier, wird immer häufiger auf den Begriff LUMENDICHTE stoßen. Die Lumendichte wird meistens nur bei sehr starken LEDs angegeben und drückt den Lichtstrom, der von der Oberfläche des Halbleiters (Chipoberfläche) abgestrahlt wird, aus. Meistens wird sie in lm/mm2 angegeben, oft aber auch nur mit dem Vermerk "sehr hohe Lumendichte" erwähnt. Die COB Technologie (Chip on Board oder auch Power LED) ermöglicht Chipdichten von bis zu 70 Chips/cm2!!!ANSI Lumen:ANSI-Lumen findet nur bei Projektoren seine Anwendung.Mit ANSI Lumen wird der Lichtstrom- Durchschnittswert einer 1 m² großen Fläche, die in 9 gleich große Felder aufgeteilt wird, angegeben. Die einzelnen Felder werden mit einem Lux-Meter in der Mitte jedes Feldes gemessenen. Danach werden die Lux Werte mit 1m² multipliziert. Der Wert der ANSI-Lumen gibt jedoch kein Angaben über die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung eines Projektors an. Besitzt ein Projektor z.B. in der Mitte eine hellere Ausleuchtung als an den Seiten, wird dieser Qualitätsmangel durch die Durchschnittsrechnung nicht aufgezeigt. Desweiteren können die Angaben sehr stark, durch unterschiedlich geeichte Luxmeter, von der Realität abweichen.
Watt ist eine physikalische Größe und bedeutet Arbeit pro Zeit. So ähnlich kann man sich den Begriff Lichtstrom vorstellen: Eine bestimmte Menge Licht wird in einer gewissen Zeit ausgestrahlt.
Während Watt aber eine physikalische Einheit ist, ist Lumen eine physiologische Größe. Hier sehen wir auch warum eine Glühbirne eine so schlechte Lichtquelle ist. Mehr unter: Die Lumen-Watt-Effizienz einer Lampe
Diese Seite ist in unserer LEDshift NEWS Rubrik zu finden.
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