Einleitung

In der Lichtplanung, Gebäudeprüfung, Industrie und allgemeinen Beleuchtungstechnik werden Begriffe wie Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und Lichtstrom regelmäßig verwendet. Da alle drei Größen mit der Helligkeit von Licht zusammenhängen, werden sie leicht verwechselt. Tatsächlich beschreiben sie jedoch unterschiedliche lichttechnische Eigenschaften.

Vereinfacht gesagt beschreibt der Lichtstrom, wie viel sichtbares Licht eine Lichtquelle insgesamt abgibt. Die Beleuchtungsstärke beschreibt, wie viel Licht auf einer bestimmten Fläche ankommt. Die Leuchtdichte beschreibt dagegen, wie hell eine leuchtende oder reflektierende Fläche in einer bestimmten Betrachtungsrichtung erscheint.

Die korrekte Unterscheidung dieser Größen ist eine wichtige Grundlage für Lichtplanung, Beleuchtungsbewertung, Leuchtenprüfung und Messungen mit einem Luxmeter.

Das Wichtigste im Überblick

● Der Lichtstrom beschreibt die gesamte sichtbare Lichtabgabe einer Lichtquelle und wird in Lumen (lm) angegeben.
● Die Beleuchtungsstärke beschreibt den auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom pro Flächeneinheit und wird in Lux (lx) angegeben.
● Die Leuchtdichte beschreibt die Helligkeit einer leuchtenden oder reflektierenden Fläche in einer bestimmten Richtung und wird in Candela pro Quadratmeter (cd/m²) angegeben.
● Der Lichtstrom charakterisiert vor allem die Lichtquelle, die Beleuchtungsstärke die beleuchtete Fläche und die Leuchtdichte die richtungsabhängige Helligkeit einer Oberfläche.
● Ein digitales Luxmeter misst die Beleuchtungsstärke, nicht den Lichtstrom oder die Leuchtdichte.

Was ist der Lichtstrom?

Der Lichtstrom ist eine photometrische Größe, die die gesamte sichtbare Lichtabgabe einer Lichtquelle unter Berücksichtigung der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges beschreibt.

Vereinfacht ausgedrückt zeigt der Lichtstrom, wie viel sichtbares Licht eine Lampe oder Leuchte insgesamt erzeugt.

Die Einheit ist Lumen (lm).

Eine LED-Lampe kann beispielsweise einen Lichtstrom von 800 lm haben, während eine industrielle Leuchte 10.000 lm oder mehr erreichen kann. Diese Werte beschreiben die Lichtabgabe der Quelle selbst und nicht die Beleuchtungsstärke auf einer bestimmten Arbeitsfläche.

Ein höherer Lichtstrom bedeutet in der Regel eine größere sichtbare Lichtabgabe. Er allein sagt jedoch nicht aus, ob ein Raum ausreichend beleuchtet ist. Auch Lichtverteilung, Montagehöhe, Abstand, Raumgröße und Reflexionseigenschaften der Oberflächen beeinflussen das tatsächliche Beleuchtungsniveau.

Was ist die Beleuchtungsstärke?

Die Beleuchtungsstärke beschreibt den Lichtstrom, der auf eine bestimmte Fläche trifft, bezogen auf die Flächeneinheit.

Ihre Einheit ist Lux (lx):

1 lx = 1 lm/m²

Trifft ein Lichtstrom von einem Lumen gleichmäßig auf eine Fläche von einem Quadratmeter, beträgt die Beleuchtungsstärke 1 Lux.

Im Gegensatz zum Lichtstrom hängt die Beleuchtungsstärke stark von der Position der Lichtquelle zur beleuchteten Fläche ab. Dieselbe Leuchte kann je nach Abstand, Montagehöhe und Abstrahlrichtung sehr unterschiedliche Luxwerte erzeugen.

Befindet sich eine Leuchte beispielsweise nahe über einem Schreibtisch, können dort 500 lx erreicht werden. Wird der Abstand deutlich vergrößert, sinkt die Beleuchtungsstärke, obwohl sich der Lichtstrom der Leuchte nicht verändert.

Bei der Bewertung von Büros, Schulen, Produktionsbereichen, Lagern und gewerblich genutzten Gebäuden wird deshalb in der Regel die Beleuchtungsstärke auf der relevanten Arbeits- oder Nutzfläche gemessen.

Wie wird die Beleuchtungsstärke gemessen?

Die Beleuchtungsstärke wird üblicherweise mit einem Luxmeter beziehungsweise Beleuchtungsstärkemessgerät gemessen.

Ein digitales Luxmeter erfasst das einfallende Licht mit einem lichtempfindlichen Sensor und wandelt das Messsignal in einen Beleuchtungsstärkewert um.

Bei der Messung sollte Folgendes beachtet werden:

● Sensor auf der tatsächlich zu bewertenden Arbeits- oder Messfläche positionieren.
● Sensor entsprechend der vorgesehenen Empfangsfläche ausrichten.
● Abschattungen durch Bediener, Messgerät oder andere Objekte vermeiden.
● Messwert vor der Aufzeichnung stabilisieren lassen.
● Bei Mehrpunktmessungen einheitliche Messpositionen und Verfahren verwenden.

Ein herkömmliches Luxmeter misst die Beleuchtungsstärke in Lux. Es kann weder den gesamten Lichtstrom in Lumen noch die Leuchtdichte in cd/m² direkt bestimmen.

Was ist die Leuchtdichte?

Die Leuchtdichte beschreibt die lichttechnische Helligkeit einer leuchtenden oder reflektierenden Fläche in einer bestimmten Richtung.

Ihre Einheit ist Candela pro Quadratmeter (cd/m²).

Die Leuchtdichte spielt unter anderem bei Displays, LED-Anzeigen, Instrumententafeln sowie beleuchteten oder reflektierenden Oberflächen eine wichtige Rolle. Im Unterschied zur Beleuchtungsstärke ist sie richtungsabhängig.

Eine weiße und eine schwarze Oberfläche können beispielsweise beide mit 500 lx beleuchtet werden und dennoch deutlich unterschiedliche Leuchtdichten aufweisen.

Weiße Oberflächen reflektieren in der Regel einen größeren Anteil des einfallenden Lichts, während schwarze Oberflächen mehr Licht absorbieren. Deshalb können zwei Flächen trotz identischer Beleuchtungsstärke unterschiedlich hell erscheinen.

Was ist der Unterschied zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte?

Der wesentliche Unterschied liegt in der betrachteten Größe.

Die Beleuchtungsstärke beschreibt das auf einer Fläche eintreffende Licht. Wird beispielsweise geprüft, ob eine Arbeitsfläche 500 lx erreicht, wird die dort eintreffende Lichtmenge bewertet.

Die Leuchtdichte beschreibt dagegen das von einer Fläche ausgesandte oder reflektierte Licht in einer bestimmten Richtung. Sie ist beispielsweise für Displays und die wahrgenommene Helligkeit von Oberflächen relevant.

Eine hohe Beleuchtungsstärke führt daher nicht automatisch zu einer entsprechend hohen Leuchtdichte. Farbe, Reflexionsgrad, Oberflächenstruktur und Betrachtungsrichtung spielen ebenfalls eine Rolle.

Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und Lichtstrom im Vergleich

Zur einfachen Unterscheidung:

● Lichtstrom (lm): Wie viel Licht gibt die Quelle insgesamt ab?
● Beleuchtungsstärke (lx): Wie viel Licht erreicht die Fläche?
● Leuchtdichte (cd/m²): Wie hell ist die Fläche in der betrachteten Richtung?

Wie hängen Lichtstrom, Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte zusammen?

Unter gleichen Bedingungen führt ein höherer Lichtstrom einer Leuchte normalerweise zu einer höheren Beleuchtungsstärke auf der Zielfläche. Eine Leuchte mit 1.000 lm liefert bei identischer Lichtverteilung und Installation in der Regel mehr Licht als eine Leuchte mit 500 lm.

Auch der Abstand beeinflusst die Beleuchtungsstärke erheblich. Mit zunehmendem Abstand zwischen Lichtquelle und Fläche verteilt sich das Licht normalerweise über eine größere Fläche, sodass die Beleuchtungsstärke sinkt. Bei realen Leuchten ist zusätzlich die jeweilige Lichtstärkeverteilung zu berücksichtigen.

Steigt die Beleuchtungsstärke einer Oberfläche, nimmt in der Regel auch die reflektierte Lichtmenge zu. Die resultierende Leuchtdichte hängt jedoch zusätzlich vom Reflexionsverhalten der Oberfläche und der Betrachtungsrichtung ab.

Warum wird bei der Bewertung von Raumbeleuchtung meist die Beleuchtungsstärke gemessen?

In Büros, Schulen, Fabriken, Lagern und gewerblichen Gebäuden ist vor allem entscheidend, ob eine bestimmte Fläche ausreichend Licht für die jeweilige Sehaufgabe erhält.

Typische Fragestellungen sind:

● Ist die Arbeitsfläche im Büro ausreichend beleuchtet?
● Ist auf einer Produktionslinie genügend Licht vorhanden, um Bauteile und Anzeigen sicher zu erkennen?
● Sind Arbeitsflächen und Unterrichtsbereiche in Schulen angemessen beleuchtet?
● Ist in Lagergängen genügend Licht für sicheres Arbeiten vorhanden?

Diese Fragestellungen beziehen sich auf das auf einer Fläche ankommende Licht. Deshalb gehört die Beleuchtungsstärke zu den wichtigsten Messgrößen bei der Bewertung von Beleuchtungsanlagen.

Digitale Luxmeter werden entsprechend häufig bei Gebäudeprüfungen, industrieller Instandhaltung, Arbeitsplatzbewertung und Inbetriebnahme von Beleuchtungsanlagen eingesetzt.

Wie wählt man die richtige photometrische Messgröße?

Soll die Beleuchtung in Büros, Fabriken, Schulen, Lagern oder ähnlichen Bereichen beurteilt werden, wird normalerweise die Beleuchtungsstärke (lx) mit einem Luxmeter gemessen.

Soll die gesamte sichtbare Lichtabgabe einer Lampe oder Leuchte bestimmt werden, ist der Lichtstrom (lm) entscheidend. Hierfür kommen in der Regel professionelle photometrische Systeme wie Ulbricht-Kugeln zum Einsatz.

Soll die richtungsabhängige Helligkeit von Displays, LED-Anzeigen oder reflektierenden Flächen bewertet werden, wird die Leuchtdichte (cd/m²) mit einem Leuchtdichtemessgerät gemessen.

Die Auswahl der richtigen Messgröße und des geeigneten Messgeräts ist daher eine wesentliche Voraussetzung für aussagekräftige Ergebnisse.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte?
Die Beleuchtungsstärke beschreibt das auf einer Fläche eintreffende Licht und wird in Lux angegeben. Die Leuchtdichte beschreibt die richtungsabhängige Helligkeit einer leuchtenden oder reflektierenden Fläche und wird in cd/m² angegeben.

Bedeutet ein höherer Lichtstrom immer eine höhere Beleuchtungsstärke?
Nicht zwangsläufig. Bei gleichen Bedingungen führt ein höherer Lichtstrom normalerweise zu höherer Beleuchtungsstärke. In der Praxis beeinflussen jedoch Lichtverteilung, Montagehöhe, Abstand und Ausrichtung das Ergebnis.

Was ist der Unterschied zwischen Lux und Lumen?
Lumen beschreibt den Lichtstrom einer Quelle. Lux beschreibt den auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom pro Quadratmeter. 1 lx entspricht 1 lm/m².

Warum wirkt dieselbe Lampe in verschiedenen Räumen unterschiedlich hell?
Raumgröße, Montagehöhe, Oberflächenfarben, Reflexionsgrad und Lichtverteilung beeinflussen die Beleuchtungsstärke und die visuelle Wahrnehmung.

Misst ein Luxmeter Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte?
Ein digitales Luxmeter misst die Beleuchtungsstärke. Für die Leuchtdichte wird ein spezielles Leuchtdichtemessgerät benötigt.

Warum werden Leuchten in Lumen angegeben, während bei Beleuchtungsprüfungen Lux verwendet wird?
Lumen beschreibt die gesamte Lichtabgabe einer Leuchte. Lux beschreibt dagegen das tatsächlich auf einer Fläche ankommende Licht und eignet sich deshalb für die Bewertung von Beleuchtungssituationen.

Kann ein Luxmeter den Lichtstrom messen?
Ein herkömmliches Luxmeter misst nicht direkt den gesamten Lichtstrom einer Lichtquelle. Dafür sind spezielle photometrische Messsysteme erforderlich.

Kann ein Luxmeter die Helligkeit eines Displays messen?
Für eine genaue Leuchtdichtemessung eines Displays in cd/m² ist ein Leuchtdichtemessgerät erforderlich. Ein Luxmeter misst dagegen einfallende Beleuchtungsstärke.

Fazit

Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und Lichtstrom beschreiben unterschiedliche Eigenschaften von Licht.

● Lichtstrom (lm) beschreibt die gesamte sichtbare Lichtabgabe einer Quelle.
● Beleuchtungsstärke (lx) beschreibt den auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom pro Flächeneinheit.
● Leuchtdichte (cd/m²) beschreibt die richtungsabhängige Helligkeit einer leuchtenden oder reflektierenden Fläche.

Für die Bewertung von Raum- und Arbeitsplatzbeleuchtung ist die Beleuchtungsstärke eine der wichtigsten Messgrößen. Digitale Luxmeter werden deshalb häufig in Büros, Schulen, Fabriken, Lagern und gewerblichen Gebäuden eingesetzt.

Für die Messung des gesamten Lichtstroms oder der Leuchtdichte sind dagegen andere Messverfahren und spezialisierte Messgeräte erforderlich.