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LED Lichtstärke, Candela cd, mcd


Die LED Lichtstärke ist die Strahlungsleistung einer Lichtquelle pro Raumwinkel!, gewichtet mit der spektralen Empfindlichkeit des Auges. Misst man die Lichtstärke in Candela (engl. Candel) über den gesamten Raumwinkel in Sterad (sr), erhält man den Lichtstrom in Lumen (lm).

1cd = 12,566lm    &    cd = lm:sr

Viele Anwender stoßen hier auf Schwierigkeiten, da sich noch keine einfach verständliche Einheitsgröße durchsetzen konnte und LED-Hersteller manchmal mit den Begriffen wie Lux, Lumen, Candela, Leuchtdichte, Leuchtstärke oder Helligkeit wahrlich herumwerfen.
Um Licht in dieses Dilämmer zu bringen (der Raumwinkel wird "nie" angegeben), kann man sich folgendes vorzustellen:

Lichtstärke von einem cd Die Flamme einer Haushaltskerze emittiert rundherum (über die ganze Kugeloberfläche) in den sie umgebenden Raum einen gewissen Lichtstrom(lm, gesamte Lichtleistung, unabhängig vom Winkel!).

Wir ummanteln jetzt gedanklich die Kerze mit einer Kugel, die den Radius von 1m besitzt und deren Mittelpunkt die Flamme ist. Die Oberfläche dieser Kugel(der gesamte Raumwinkel) beträgt jetzt 4x3.14x1²=12.566m² und stellt die oberste Grenze, also 360° des sr dar. WICHTIG, der grösstmögliche Raumwinkel ist 12.566, entsprechend der Oberfläche einer Einheitskugel von 4*Pi.

Bedratete LEDs mit schwacher Lichtstärke Wir zeichnen jetzt auf der Kugeloberfläche eine Fläche von genau 1m² (in der Praxis wäre dies eine gewölbte Kreisfläche!). Verbinden wir nun die Eckpunkte der Fläche mit dem Lichtkern(punkt), schließen die Verbindungslinien einen Raumwinkel von 65,5° ein.

Diese 65,5° sind 1sr.

Man müßte jetzt 12,566 solcher Segmente "aneinander" reihen, um wieder auf die "volle Kugel" zu kommen.



Eine LED mit einem Abstrahlwinkel von z.B. nur 20°, besitzt einen sr von 0,0955 und man müßte schon 132 solcher Lichtsegmente(LEDs) wie eine Kugel aneinanderreihen, um auf den vollen Raumwinkel zu kommen (siehe Tabelle).

Wo bleibt aber jetzt unsere Lichtstärke (cd)?
Die Einheit der Lichtstärke ergibt sich jetzt aus dem Quotienten zu lm:sr (Lumen/Steradiant).
Bei unserem Beispiel sendet die Kerze in alle Raumrichtungen 12 lm aus. Für den Raumwinkel von 65°(1sr) stehen also nur 1 cd (12:12=1)"zu Verfügung".

Mit der Bezeichnung Candela wird die Richtungsabhängigkeit des ausgestrahlten Lichtstroms dargestellt.


Zum besseren Verstehen noch ein Beispiel:
Wenn wir jetzt den GESAMTEN 360°-Lichtstrom von der Kerz (12 lm) durch einen Parapol- Spiegel zu unserer 1m² Fläche umlenken würden (das Licht auf einen Winkel von 65° gebündelt (1sr)), dann hätte unsere Kerze auf einmal eine Lichtstärke von 12 cd!, statt vorher 1 cd! Also die 12fache Lichtstärke!!!

Isotrope Lichtquellen (Glühbirne, Kerze) geben ihr Licht in alle Raumrichtungen ab.

Anisotrope Lichtquellen (LEDs) geben ihr Licht in einem Raumwinkel ab. In dem Beispiel mit dem Parapolspiegel, machten wir aus einer isotropen Lichtquelle eine anisotrope.

Übersichts Tabelle
Detail Tabelle unter: Raumwinkel, Steradiant, sr

Öffnungswinkel: 180° 90° 65,55° 60° 50° 45° 40° 30° 20° 15° 10°
Teile der Kugel 2 6,8 12,566 15 21 26 33 59 132 234 526 52525
sr Faktor 6,28 1,84 1,00 0,842 0,589 0,478 0,379 0,214 0,0955 0,0538 0,0239 0,00024


Übersichts Tabelle
Detail Tabelle unter: Raumwinkel, Steradiant, sr

Öffnungswinkel: 360° 355° 350° 345° 340° 335° 330° 325° 320° 315° 310° 305° 300° 295° 290° 285° 280° 275°
sr Faktor 12,5664 12,5634 12,5544 12,5395 12,4709 12,4174 12,3523 12,2756 12,1874 12,0881 11,9777 11,8564 11,7246 11,5824 11,4301 11,2680 11,0962 10,9156
   
Öffnungswinkel: 270° 265° 260° 255° 250° 245° 240° 235° 230° 225° 220° 215° 210° 205° 200° 195° 190° 185°
sr Faktor 10,7261 10,5280 10,3219 10,1081 9,8871 9,6591 9,4248 9,1844 8,9386 8,6877 8,4322 8,1726 7,9094 7,6431 7,3742 7,1033 6,8308 6,5573
   
Öffnungswinkel: 180° 175° 170° 165° 160° 155° 150° 145° 140° 135° 130° 125° 120° 115° 110° 105° 100° 95°
sr Faktor 6,2832 6,0091 5,7356 5,4631 5,1921 4,9233 4,6570 4,3938 4,1342 3,8787 3,6278 3,3819 3,1416 2,9072 2,6793 2,4582 2,2444 2,0383
   
Öffnungswinkel: 90° 85° 80° 75° 70° 65,55° 60° 55° 50° 45° 40° 35° 30° 25° 20° 15° 10°
sr Faktor 1,8403 1,6507 1,4700 1,2984 1,1363 1,0003 0,8418 0,7099 0,5887 0,4783 0,3789 0,2908 0,2141 0,1489 0,0955 0,0538 0,0239 0,0060 0,00024


Lichtstärke Candela

1 cd = 1.000 mcd (millicandela)

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