Candela, Lumen und Lux sind sogenannte photometrische Größen und SI-Einheiten (=internationales Einheitensystem) in der Lichttechnik und Beleuchtung. In unserem hauseigenen Lichtlabor evaluieren und optimieren wir regelmäßig diese Werte und teilen im Folgenden unser Wissen.
Verständliche Erklärungen und übersichtliche Grafiken vermitteln die Einheiten von Licht und deren Unterschiede. Bevor wir uns den lichttechnischen Fachbegriffen (u.a. Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke, CRI…) witmen, beginnen wir mit den Grundlagen. Lass uns mit einer zentralen Frage beginnen:
Was ist Licht?
Licht bezeichnet den für den Menschen sichtbaren Anteil der elektromagnetischen Strahlung. Dieser Bereich liegt zwischen 380 und 780nm (Nanometer). Je nach Wellenlänge wird der Sinnesreiz für das Auge als unterschiedliche Farbe wahrgenommen. Wir sprechen hier von monochromatischem (einfarbigem) Licht und die zugehörigen Wellenlängen für die sogenannten Spektralfarben sieht man in der Tabelle.
Die benachbarten Bereiche des sichtbaren Lichts sind UV (Ultraviolett: 100 – 380 nm) und IR (Infrarot: 780 nm – 1 mm).
| Farbe | Wellenlänge (nm) |
|---|---|
| Violett | 380-420 |
| Blau | 420-490 |
| Grün | 490-575 |
| Gelb | 575-585 |
| Orange | 585-650 |
| Rot | 650-780 |
Lumen (lm) - Einheit des Lichtstroms
In Lumen wird der Lichtstrom der gesamten Leuchte angegeben. Dabei handelt es sich um das vollständige, abgegebene, sichtbare Licht in alle Richtungen (auch als Lichtmenge bezeichnet).
Lumen sind somit die wichtigste Lichteinheit zum Vergleich von Lampen und Leuchten!
Die elektrische Leistung (gemessen in Watt) darf hier nicht als primärer Vergleich herangezogen werden. Ein 8-Watt-Spot kann zum Beispiel mehr Lumen haben als eine 75-Watt-Glühbirne! Die Watt-Anzahl sagt lediglich etwas über den Verbrauch und in Zusammenhang mit den Lumen über die Effizienz und Lichtausbeute aus, aber nicht über die Helligkeit! Mehr Informationen zum richtigen Vergleich von Leuchtmittel findet man abschließend in diesem Beitrag.
Wie auch bei der Lichtstärke (Einheit Candela) wird der Lichtstrom aus Sicht der Lampe, also als abgehende Lichtgröße betrachtet! Der Lichtstrom einer Leuchte oder Lampe sollte unbedingt im Lichtlabor ermittelt werden, da die berechneten Werte durch viele Einflüsse zu weit von der Realität entfernt sind!
Candela (cd) - Einheit der Lichtstärke
Candela ist die Einheit der Lichtstärke und beschreibt den Lichtstrom (in Lumen) in eine bestimmte Raumrichtung. Wie beim Lichtstrom (Einheit Lumen) wird bei der Lichtstärke das abgegebene Licht der Lampe betrachtet. Candela ist der Eindruck des Lichts, der im Auge entsteht, wenn man direkt in die Lichtquelle sieht.
Gut zu wissen: Der Raumwinkel ist ein dreidimensionaler Winkel! Er ist das dreidimensionale Gegenstück zum zweidimensionalen Winkel, der für die Ebene definiert ist und wird meist in Steradiant als Einheit angegeben. 1 Steradiant umschließt eine Fläche von 1m² auf einer Kugelfläche einer Kugel mit 1m Radius.
Zugegeben, dass Thema mit Candela und Steradiant ist durchaus kompliziert und zum Glück hat sich diese am Markt nicht als Vergleichskriterium von Leuchtmittel durchgesetzt. Es ist hier viel einfach, den Lichtstrom und den Abstrahlwinkel des Leuchtmittels zu vergleichen.
Lux (lx) - Einheit der Beleuchtungsstärke
Lux ist die Einheit für die Beleuchtungsstärke und gibt an, wie viel Licht der Lichtquelle auf einer bestimmten Fläche auftrifft. Die Beleuchtungsstärke ist die photometrische Größe welche das Helligkeitsempfinden des Auge am besten widerspiegelt und wird daher umgangssprachlich als Helligkeit bezeichnet.
Da jede Lampe das Licht mit einem Winkel abstrahlt, nehmen die Lux ab, je weiter die Leuchte entfernt ist, da die beleuchtete Fläche für den Lichtstrom größer wird.
Im Gegensatz zu Lumen und Candela sind Lux eine empfängerseitige Lichtgröße und beschreiben die Flächendichte des Lichtstroms auf der beleuchtenden Fläche. Daher kann die Beleuchtungsstärke auch äquivalent als lm/m² angegeben werden, wobei Lux als Bezeichnung zu empfehlen ist. Die Beleuchtungsstärke ist von zahlreichen äußeren Faktoren (mehrere Lichtquellen, Reflexionen durch Wände etc.) abhängig, weshalb eine Angabe von Lux für eine Leuchte oder Leuchtmittel nicht zuverlässig ist.
NIT bzw. cd/m² - Einheit der Leuchtdichte
Die Leuchtdichte beschreibt den Helligkeitseindruck für das Auge, der von einer leuchtenden Fläche ausgeht. Die Leuchtdichte ist ebenso wie der Lichtstrom und die Lichtstärke eine Sendegröße und wird aus Sicht der Leuchte betrachtet. Bei der Leuchtdichte wird der ebensoder gesamte abgegebene Lichtstrom der Leuchte betrachtet, aber zusätzlich die Abstrahlfläche berücksichtigt.
Umso mehr Licht auf einer kleineren Fläche abgegeben wird, umso heller erscheint dies für das Auge, wenn es in die Leuchtquelle blickt. Eine Glühbirne hat also eine weitaus höhere Leuchtdichte als eine großflächige Flächenleuchte mit demselben Lichtstrom.
lm/W - Einheit der Lichtausbeute und Effizienz
Die Lichtausbeute wird als Wirkungsgrad oder Effizienz der LED-Leuchten bezeichnet und in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben. Ein höherer Wert deutet auf eine höhere Effizienz hin. Die Lichtausbeute ist ein wichtiger Wert zum Vergleichen von Leuchtmitteln und Lampen, sollte jedoch nicht als alleiniges Vergleichskriterium verwendet werden.
Es gibt einige Punkte, die einen maßgeblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Leuchte ausüben. Werden diese Paramater beim Vergleich nicht berücksichtigt, ist die Angabe der Effizienz eine bedeutungslose Randnotiz ohne Aussagekraft!
Wichtigstes Vergleichskriterium bleibt jedoch der Lichtstrom mit seiner Einheit Lumen und sollte somit als erstes bedrachtet werden.
Wie vergleicht man Leuchtmittel richtig? Welche Einheiten von Licht sind relevant?
Auf welche Einheiten von Licht ist jetzt zu achten? Der erste Blick beim Vergleich richtet sich auf den Lichtstrom. Wichtig ist, dass nicht nur die Lumen, sondern auch die Abstrahlwinkel miteinander verglichen werden! Die Glühbirne ist ein Rundstrahler mit 360° und verteilt, dass Licht annähernd kugelförmig. Ein Leuchtmittel mit Reflektor oder Linse bündelt den gesamten Lichtstrom jedoch auf einen Lichtkegel (zB auf 60°) und dadurch wirkt dieses Leuchtmittel im Vergleich deutlich heller. Dies liegt daran, dass durch die höhere Lichtstärke auch die Beleuchtungsstärke und die Leuchtdichte erhöht wird.
Vergleicht man in weiterer Folge die Lichtausbeute – also die Effiziez – muss man weitere Parameter berücksichtigen:
- Farbtemperatur: Ein höherer Wert der Lichtausbeute wird bei kälterer Farbtemperaturen erzielt. Zum Beispiel hat ein Leuchtmittel mit 4000K mehr lm/W als dasselbe Leuchtmittel mit 2700K.
- Farbwiedergabeindex: Ein höherer CRI führt zu einer niedrigeren Lichtausbeute.
- Temperatur des Leuchtmittels (Degradation): Die Effizienz sinkt, wenn das Leuchtmittel sich erwärmt, was oft (absichtlich oder unabsichtlich) bei der Vermessung im Lichtlabor nicht berücksichtigt wird. InFolge sind die Daten im Datenblatt mit vorsicht zu betrachten.
Zusammengefasst ist es wichtig, den Vergleich richtig durchzuführen. Die Lichtausbeute ist relevant, darf aber nicht als einziges Vergleichkriterium herangezogen werden. Achte auf Leuchten und Leuchtmittel mit höherer Qualität.
Übrigens für jeden dieser Punkte kann eine Größenordnung von ca. 10-15% angenommen werden. Hierzu werden wir einen eigenen Beitrag mit exakten Werten aus unserem Lichtlabor veröffentlichen.
Kelvin (K) – Einheit der Farbtemperatur / Lichtfarbe
Kelvin ist die Einheit der Farbtemperatur und gibt den Farbeindruck von weißem Licht an. Mit steigender Farbtemperatur ändert sich die Lichtfarbe von gelblich warmweiß (unter 3300K) über neutralweiß (3300K – 5000K) bis bläulich kaltweiß (über 5000K).
Du möchtest mehr über die Farbtemperatur, Empfehlung für die richtige Lichtfarbe in deinem Zuhause und der Auswirkung auf Dich und dein Umfeld erfahren? Dann informier Dich in unserem lesenswerten Artikel über die Farbtemperatur.
Farbwiedergabeindex (Ra) / CRI
Der Farbwiedergabeindex gibt an, wie nahe eine künstliche Beleuchtung dem natürlichen Sonnenlicht kommt. Er bewertet, wie naturgetreu beleuchtete Referenzfarben wiedergegeben werden. Jede verfälschte Farbwiedergabe verschlechtert den Index. Die Werte für den Ra reichen von 0 (gar keine Treue) bis zum Maximum von 100.
Als unterstes Minimum sollte hier ein CRI von 80 angesetzt werden, empfohlen wird ein Farbwiedergabeindex von über 90, da die Farbwahrnehmung nochmal deutlich verbessert wird. Dieses Qualitätskriterium ist unabhängig von der Farbtemperatur. Ein Leuchtmittel mit beispielsweise 2700K kann ebenso einen CRI von 100 erreichen, wie auch eine Lichtquelle mit 5700K.
Zusammenfassung der Lichteinheiten:
Hier sind die photometrischen Größen der Lichttechnik und die Einheiten von Licht nochmals übersichtlich aufgelistet.
| photometrische Größe | Einheit | Beschreibung | weitere Informationen |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom | Lumen [lm] | gesamtes abgegebenes Licht der Leuchte | wichtige Größe für den Vergleich von Leuchtenund Leuchtmittel |
| Lichtstärke | Candela [cd] | Lichtstrom der Leuchte abhängig vom Raumwinkel | kein wichtiges Vergleichskriterium von Leuchten |
| Beleuchtungsstärke | Lux [lx] | wie viel Licht auf einer Fläche auftrifft | wichtige Größe für die Ermittlung der benötigten Helligkeit für Räume |
| Leuchtdichte | NIT [cd/m²] | Helligkeitseindruck, der von einer leuchtenden Fläche ausgeht | Ein Maß für die Blendung bei Flächenleuchten |
| Lichtausbeute | Lumen/Watt [lm/W] | Wirkungsgrad der Leuchte | Qualitätskriterien wie Farbwiedergabeindex, Degradation, Farbtemperatur beeinflussen die Effizienz massiv und müssen bei einem Vergleich berücksichtigt werden |
| Farbtemperatur | Kelvin [K] | Farbeindruck von weißem Licht. Umso niedriger, umso wärmere Lichtfarbe | Extra-Warmweiß: < 2500K Warmweiß: 2500K-3300K Neutralweiß: 3300K-5000K Kaltweiß: >5000K |
| Farbwiedergabeindex (CRI) | Ra (0-100) | Qualitätskennzahl für Licht: 100 bedeuet selbes Spektrum wie natürliches Licht | Ra 0- 79 niedrige Qualität Ra 80- 89 durchschnittliche Qualität Ra 90-100 hohe Qualität |
viele weitere Ratgeber, Tutorials und mehr
Abschließend möchten wir Dir noch unseren Service-Bereich ans Herz legen. Dort findest Du neben diesem Tutorial über die Einheiten von Licht, noch weitere nützliche Hilfestellungen, kostenlose Tools, geballtes Wissen (zB.: Lichtlexikon, Auswahlhilfe beim Netzteil für LED-Streifen und Spots, ultimative Tutorials (zB.: LED, DMX, …) und vieles mehr:
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