Photometrische Daten: Lumen, Lux - Watt?

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So, ich habe festgestellt, dass viele Anwender (gerade Neulinge und im Einsteigerbereich) von den "photometrischen Daten" noch nie gehört haben und es auch nicht weiter interessiert. Zuviel Mathe und so.
Dabei sind die Datensätze sehr sinnvoll, um die ausgewählten Leuchten auf ihre Helligkeit hin zu beurteilen. Meistens wird die Helligkeit mehrerer Geräte vom Anwender subjektiv beurteilt, was ja nicht gerade aussagekräftig ist. Ich habe aber auch festgestellt, dass viele Hersteller besonders im unteren Preissegment keine Datensätze zur Verfügung stellen - damit ist das Geschreibsel natürlich hinfällig. Aber hin und wieder findet man doch was und vielleicht bleibt ja ein kleiner Lerneffekt.

Leider sind die Erklärungen in zahlreichen Büchern, PDFs, Wikipedia usw. furztrocken von Fachleuten für Fachleute geschrieben. Ich versuche es mal in Kindergartensprache, beschränke mich aufs Nötigste und v.a. sitzt hier jemand, der anders als ein stummes PDF auch antworten kann!;)

Man wird ganz häufig mit der Angabe "Lux" konfrontiert: Lux bezeichnet die Beleuchtungsstärke, vereinfacht gesagt Licht pro Fläche - verteilt man das Licht einer Quelle auf eine größere Fläche, muss die Beleuchtungsstärke abnehmen. Viele Hersteller haben so schöne Diagramme, in denen kann man die Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit der Entfernung zur Leuchte sowie den Durchmesser der beleuchteten Fläche ablesen.
Das Blöde ist aber, dass das die Vergleichbarkeit erschwert, weil ein engstrahlender (kleiner Winkel) Scheinwerfer/Scanner/MH usw. bei gleicher Entfernung tendenziell heller ist. Man kann zum Vergleich aber in die nächste Einheit umrechnen:
Lumen: Bezeichnet den Lichtstrom, also die Lichtmenge, die von einer Lampe oder Leuchtmittel ausgesandt wird. Genau mit dieser Einheit lassen sich Leuchten unfehlbar vergleichen, weil diese Einheit nicht an eine Fläche, Winkel oder sonstwas gebunden ist - daher muss man mit folgender Formel umrechnen:
φ = E*A
Dabei ist φ der Lichtstrom (lumen), E die Lichtstärke (lx) und A (in m²) die beleuchtete Fläche. Aber dazu ein praktisches Beispiel, um sich da reinzufuchsen:
Wir haben zwei LED-MHs, beide strahlen senkrecht auf eine Wand. Nr. 1 wird mit 2000 lx gemessen und der Lichtkreis auf der Wand hat einen Durchmesser von 1,50m, Nr. 2 hat 3500 lx und 0,7m Durchmesser. Zunächst muss die Fläche ausgerechnet werden, wir haben ja einen Durchmesser. Die Fläche von Kreisen lautet: (D/2)²* π =A.
Nr. 1: (1,5m/2)²* π =1,767m²
Nr. 2: (0,7m/2)²* π = 0,3848m²
Nun wird der Lichtstrom ausgerechnet:
Nr. 1: φ =2000lx*1,767m²=3534 lm
Nr. 2: φ =3500lx*0,3848m²=1346,8 lm
Damit ist klar, dass aus Nr. 1 mehr als doppelt soviel Licht kommt, obwohl die Lichtstärke alleine betrachtet viel größer ist!
Manchmal besteht das Problem, dass man kein Diagramm hat und der Hersteller lediglich die Lichtstärke (Lux) bei einer bestimmten Entfernung zur Leuchte sowie den Abstrahlwinkel angibt. Wenn der Lichtkegel annähernd rund ist, kann man mit Hilfe von Winkel und Entfernung zuerst die bestrahlte Fläche ermitteln, und daraus den Lichtstrom errechnen:
r*tan α = D: r ist der Abstand (in Metern), α der Abstrahlwinkel (in Grad) und D der Durchmesser (in Metern) der bestrahlten Fläche.
Wieder ein Rechenbeispiel: Der Hersteller schreibt "2300 lx in 10 Metern Entfernung bei 12° Abstrahlwinkel".
Zuerst der Durchmesser: 10m*tan(12°)=10*(0,21255656167)=2,125m Durchmesser.
Fläche ausrechnen: (2,125m/2)²* π =3,5465m²
Lichtstrom: φ =2300lx*3,5465m²=8156,95 lm.
Nur so nebenbei: Das Beispiel ist der Realität entnommen, es ist ein Scanner mit 575W-HMI-Leuchtmittel. Das hat einen Lichtstrom von ca. 49.000 lm ohne die Leuchte drumherum - das bedeutet, dass nur ein Sechstel des erzeugten Lichts den Scanner verlässt, gute 83% werden verschluckt und tragen nur zur Erwärmung bei!

Eine Sache noch zum Abstrahlwinkel: Bei Leuchten mit scharf begrenztem Lichtkegel ist der Winkel im Grunde klar. Was macht man aber bei unscharf begrenztem Lichtkegel, z.B. Washlights? Hier wird der Winkel ermittelt, in dem man zuerst die Maximallichtstärke gemessen (in der Regel ist das mittig). Dann wird der Winkel gesucht, in dem die Lichtstärke auf den halben Maximalwert gesunken ist - man spricht daher auch von Halbwertswinkel. Probleme ergeben sich dadurch, dass je nach Konstruktion die Lichtverteilung sehr ungleichmäßig sein kann oder außerhalb des Halbwertswinkels noch sehr viel Licht abgestrahlt wird; das ist unerwünscht und würde sowieso mit Blenden abgeschattet werden.
 
Eigenschaft
 
Grund: Zifferncode gefixt
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