Lichtstrom (lm, Lumen)

Bei Lumen wird die gesamte Lichtleistung, unabhängig von der Leuchtrichtung angegeben. Hier empfehlen wir unsere 3 Steps zur richtigen LED Beleuchtung Seite.

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.
Dies ist "zum Glück" nicht mehr nur unsere Meinung und als Empfehlung zu verstehen, sondern wird auch von dem Bund der Energieverbraucher empfohlen!

Die Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, lässt sich auch in Lichtstrom lm und Lichtstärke cd umrechnen:

Nur... 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:
Wir justieren eine 15Grad LED auf eine Stativ, 50cm entfernt von einer weissen Wand. Um auf die beleuchtete Fläche zu kommen, müssen wir den Abstand der Lichtquelle, also 0,5m (immer in METERN rechen) zum Quadrat nehmen (wie bei dem Flächenmaß: Quadrat, also Länge mal Breite), in diesem Fall 0,5m x 0,5m und mit dem Raumwinkel (der Anteil einer vollen Kugeloberfläche) MULTIPLIZIEREN.

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.
Bei einem Abstand von 0.5m würde eine Fläche von 0,785m² statt den vorigen 0,01345m² beleuchtet werden. Aber beim gleichen Lichtstrom von 200lm. Dies wären also 200 / 0,785 = 255 LUX . Also ein Vitrinenbeleuchter sollte sich für einen kleineren Abstrahlwinkel entscheiden.

Dass sich unsere menschliche Farbwahrnehmung messtechnisch nicht so leicht erfassen lässt ist einfach deomonstriert:
Man nehme eine grüne LED und eine rote LED, die beide dieselbe Strahlungsleistung abgeben. Mit einem Messgerät würde man bei beiden Leuchtdioden die gleiche Strahlung messen. Messtechnisch wären die beiden LEDs also gleichwertig.
Der Mensch sieht das aber anders. Unserem Auge erscheint die grüne LED um ein Vielfaches! heller als die rote. Wir stellen fest, die Augenempfindlichkeit hängt von der Wellenlänge des Lichtes ab.

Diese Abhängigkeit der Hellempfindlichkeit von der Wellenlänge ist in sogenannten Hellempfindlichkeitskurven von der CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) für einen Standard-Beobachter festgehalten.
Es gibt mehrere solcher Kurven für verschiedene Lichtverhältnisse(Dämmerung, Mittagssonne, usw.). Die nebenstehende Abbildung zeigt die Hellempfindlichkeitskurve für Tageslicht.

Wir sehen, das Maximum liegt bei ungefähr 550 nm, also bei grünem Licht. Bei rotem Licht ist die Hellempfindlichkeit um mehr als den Faktor 10! geringer.
Deswegen nehmen wir die rote LED (Wellenlänge ca. 650 nm) als viel dunkler wahr als die grüne (Wellenlänge ca. 550 nm), obwohl sie physikalisch die gleiche Strahlungsleistung abgibt.

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.
Mehr Infos unter: Die-Lumen-Watt-Effizienz einer Lampe.

Beispiel bei einer 1 Watt LED:

Rote LED 670nm = 683(lm/W) x 0,1 (Km) x 1 (W) = 68,3 lm
Grüne LED 555nm = 683 (lm/W) x 1 (Km) x 1 (W) = 683 lm
Bei weißen LEDs wird die Lichtstromstärke (lm) der einzelnen Wellenlängen addiert.

Lumendichte:

Und jetzt noch einige Ausführungen zu dem Begriff Lumen/Watt (lm/W), der immer häufiger verwendet wird.

Watt ist eine physikalische Größe und bedeutet Arbeit pro Zeit.
Eine Stromquelle liefert einen gewissen "Energiefluss" und leistet dabei eine bestimmte Arbeit in einer bestimmten 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.
Bei einer 100 W Glühbirne ist die Lichtausbeute gerade einmal 13 lm/W. Also bei einer Leistungsaufnahme von 100 W erhalten wir gerade einmal einen Lichtstrom von 1300 lumen. Der Rest geht in Form von Wärme und nicht sichtbarer Strahlung verloren!