Candela, Lux und Lumen sind die gebräuchlichsten Einheiten für Licht im Alltag. Sind Sie oft verwirrt von diesen dreien? Keine Sorge, dieser Artikel erklärt Ihnen ihre Zusammenhänge, Berechnung und Anwendungsbereiche – von den Grundlagen bis hin zu komplexen Themen. Lesen Sie weiter.
Was ist Candela?
Candela ist hauptsächlich eine Einheit zur Messung der Lichtintensität. Sie leitet sich vom lateinischen Wort „Candela“ ab, das „Kerzenlicht“ bedeutet. Der Name ist der breiten Öffentlichkeit vielleicht unbekannt, aber sie unterscheidet sich nicht so sehr von anderen Maßeinheiten.
Es wurde entwickelt, um die Lichtintensität präzise zu messen. Es ist so, als würden wir sagen, dass diese und jene Person beide “größer” sind, aber wir können nicht genau angeben, wer größer und wer kleiner ist.
Wenn wir sagen, dass das Licht „heller“ ist, stellt sich die Frage: Wie hell ist es? Solange es keine Einheit für die Lichtstärke gibt, die Candela, können wir sie nicht genau beschreiben. Dies ist also der Hauptgrund, warum die Candela definiert wurde.
Was ist Lux?
“Lux” klingt wie ein Personenname. Tatsächlich ist es aber weder der Name einer bestimmten Person, noch ist es nach der Person benannt, die es definiert hat. Wie “Candela” stammt es aus dem Lateinischen. Lux bedeutet im Lateinischen „Licht“ und dient hauptsächlich dazu, die Lichtintensität zu quantifizieren.
Was sind Lumen?
Wir sehen oft Lumen Kennzeichnung von LED-Lampen oder Produkttypen. Lumen sind ein Maß für die Gesamtmenge an sichtbarem Licht, das von einer Lichtquelle abgegeben wird. Einfach ausgedrückt: Je höher die Lumenzahl, desto heller die Lampe.
In vielen Innenszenen müssen wir die Lumen jedes Licht emittierenden Objekts umfassend berechnen, um das sinnvollste Beleuchtungsschema anpassen zu können.
Welche Beziehungen bestehen zwischen Candela, Lux und Lumen?
Candela, Lux und Lumen sind allesamt Maßeinheiten für Licht und können daher unter bestimmten Bedingungen synonym verwendet werden. Candela misst die Lichtintensität, Lumen die Lichtausbeute und Lux die beleuchtete Fläche eines Objekts. Ein praktisches Beispiel soll den Zusammenhang verdeutlichen.
Angenommen, wir zünden eine Kerze in einem völlig dunklen Haus an. Wenn diese Kerze eine Lichtquelle ist, dann ist das von dieser Kerze ausgestrahlte Licht Kerze in eine bestimmte Richtung kann ausgedrückt werden durch Candela; dieselbe Kerze, die im Allgemeinen nicht nur in eine Richtung Licht ausstrahlt, sondern in alle Richtungen, so dass die Summe des von dieser Kerze in alle Richtungen ausgestrahlten Lichts ist Lumen; das von dieser Kerze ausgestrahlte Licht kann letztlich einen Bereich beleuchten ist Lux.
Wie berechnet man Candela, Lux und Lumen?
Diese Lichteinheiten sind so definiert, dass Licht im Alltag visualisiert werden kann. Schauen wir uns nun an, wie diese drei Lichteinheiten berechnet werden.
Berechnung von Candela
1 Candela entspricht 1/683 Watt pro Kugelgrad (sr) Lichtstärke monochromatischer Strahlung mit einer Frequenz von 540×10¹²Hz, was durch die folgende Formel ausgedrückt werden kann:
1 cd = lm/sr
Berechnung der Lumen
Candela und Lumen lassen sich ineinander umrechnen, daher lässt sich aus der obigen Gleichung die Formel für Lumen ableiten:
1 lm = 1 cd-sr
Berechnung von Lux
Da Lux die Intensität von Lumen angibt, die gleichmäßig über eine Fläche von 1 Quadratmeter verteilt ist, kann die Formel für Lux wie folgt ausgedrückt werden:
1 lx = 1 lm/m²
Umrechnungsgleichung für Candela, Lux und Lumen
Aus den drei obigen Formeln können wir außerdem die Umrechnungsformeln für Candela, Lux und Lumen ableiten:
1 lx = 1 lm/m² = 1 cd-sr/m²
Anwendungsszenarien für Candela, Lux und Lumen
Obwohl sie ineinander umgewandelt werden können, sind ihre Definitionen nicht identisch, daher gibt es einige Unterschiede in ihren Anwendungsszenarien. Schauen wir uns also jedes einzelne genauer an.
Anwendungsszenarien von Candela
Lichttechnische Grundlagenforschung
Wenn wir die Lichteigenschaften einer Lichtquelle untersuchen, können wir den gewünschten Effekt besser erzielen. Wenn wir beispielsweise im Labor verschiedene Glühbirnen testen, hilft die Bestimmung ihrer Lichtstärke dabei, eine weichere Glühbirne zu entwickeln, was eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Lichtverschmutzung spielt.
Kalibrierung optischer Instrumente
Bei verschiedenen optischen Präzisionsinstrumenten wie Mikroskopen, Teleskopen und anderen Geräten muss die Lichtstärke äußerst präzise eingestellt werden. Diese Instrumente werden beim Einstellen der Lichtquelle in Candela kalibriert. Unterschiedliche Lichtstärken wirken sich letztendlich auf die Morphologie der Organismen unter dem Mikroskop aus und müssen daher sehr genau kalibriert werden.
Bühnenlichtdesign
Verschiedene Arten von Beleuchtungskörpern (z. B. Strahler, Flutlicht, Catch Lights usw.) haben unterschiedliche Lichtstärken und die Einstellung dieser Lichter zum Erreichen des gewünschten Effekts wird in Candela gemessen.
Wenn wir die Lichtintensität verschiedener Bereiche des Bühne, können wir die Anpassungen gezielt vornehmen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Ein häufigeres Beispiel: Wenn wir den Protagonisten hervorheben möchten, dimmen wir die anderen Lichter und richten dann die hohe Lichtintensität des Scheinwerfers auf den Protagonisten.
Anwendungsszenarien für Lumen
Bewertung der Beleuchtungsleistung von Leuchten
Früher musste beim Kauf einer Leuchte nicht nur darauf geachtet werden, welche Wattzahl höher ist, sondern auch, welches Material für eine höhere Energieeffizienz verwendet wurde. Tatsächlich ist die Wattzahl jedoch nicht immer proportional zur Helligkeit einer Leuchte.
Wenn die Wattzahl der Glühbirne 50 Watt übersteigt, wird die Helligkeit bei weiterer Erhöhung der Wattzahl nicht weiter zunehmen, sondern gleich bleiben oder sogar abnehmen. Außerdem beeinflussen unterschiedliche Materialien auch die Änderung des Lumenwerts. Um beispielsweise 1.000 ml zu erzeugen, benötigen weiße Lampen 100 Watt, während LED-Lampen nur 12 Watt benötigen. Aus diesen Gründen gehört die Methode, die Helligkeit einer Leuchte anhand ihrer Wattzahl zu beurteilen, der Vergangenheit an.
Wenn wir Lumen als Kriterium für Leuchtmittel heranziehen, können wir anhand des Lumenwertes die passende Helligkeit auswählen, ohne dass wir bei der Kaufentscheidung zu viele andere Faktoren (Wattzahl, Material, Stromstärke, etc.) berücksichtigen müssen.
Innenbeleuchtungsdesign
Innenarchitekten müssen bei der Planung des Beleuchtungsprogramms den Gesamtlichtstrom (Gesamtlumenwert) entsprechend der Raumgröße und den Anforderungen an die Atmosphäre anpassen. Im Allgemeinen benötigt ein 20 Quadratmeter großes Wohnzimmer etwa 2000–3000 Lumen Gesamtlichtstrom.
Ein Schlafzimmer mit derselben Größe von 20 Quadratmetern benötigt hingegen üblicherweise nur 1000–1500 Lumen. Wird dieser Wert nicht berücksichtigt, kann es in bestimmten Bereichen zu Überbeleuchtung kommen, was die Lichtverhältnisse im gesamten Raum beeinträchtigen kann.
Design von Beleuchtungssystemen für Kraftfahrzeuge
Auch Autohersteller müssen bei der Konstruktion der verschiedenen Leuchten in einem Auto unterschiedliche Lumenwerte berücksichtigen. Ziel ist es, einerseits die Beleuchtung der Straße sicherzustellen, andererseits aber zu vermeiden, dass andere Fahrzeuge durch zu viel Licht gestört werden. Die meisten aktuellen Elektrofahrzeuge verfügen über Scheinwerfer mit einem Lichtstrom von 5000 Lumen. Und die Leseleuchte im Auto ist meist auf 200–300 Lumen ausgelegt.
Anwendungsszenarien von Lux
Standardmessung für Architekturbeleuchtung
Lux ist eine wichtige Einheit in der Bauindustrie, um zu messen, ob die Beleuchtung von Innen- und Außenumgebungen dem Standard entspricht. Um beispielsweise den täglichen Bedarf im Büro zu decken, wird der Beleuchtungsstandard im Büro im Allgemeinen auf 300–500 Lux festgelegt, während im Klassenzimmer, um sicherzustellen, dass die Schüler den Inhalt der Tafel sehen können, ein Standard zwischen 300–750 Lux festgelegt wird.
Lichtdesign für industrielle Umgebungen
Ähnlich wie bei der Lichtgestaltung in Büros gibt es auch in industriellen Produktionswerkstätten unterschiedliche Anforderungen an die Beleuchtung.
Generell gilt, dass bei der Montage von präzisen elektronischen Bauteilen in der Werkstatt eine hohe Beleuchtungsstärke von 1000–1500 Lux erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Arbeiter bei der Montage die Position klar erkennen können.
Darüber hinaus kann eine hohe Beleuchtungsstärke die Augen der Arbeiter schonen und so die Arbeitseffizienz steigern, was insbesondere für Nachtschichtarbeiter von Vorteil ist. In derselben Werkstatt, beispielsweise im Lagerbereich, reichen in der Regel 100–300 Lux aus.
Fotografie, virtuelles Shooting und Filmproduktion
Im Bereich der Fotografie virtuelle ProduktionLux wird verwendet, um die Lichtintensität der gefilmten Szene zu messen. Fotografen und Videofilmer müssen die Beleuchtungsstärke je nach Motiv und gewünschtem Effekt steuern.
Bei Porträtaufnahmen beispielsweise kann die richtige Beleuchtungsstärke (z. B. 500–1000 Lux) dafür sorgen, dass das Gesicht der abgebildeten Person gleichmäßig ausgeleuchtet wird und die Hautfarbe natürlich wirkt; bei Landschaftsaufnahmen kann die Beleuchtungsstärke je nach Wetter und Tageszeit stark variieren, und der Fotograf kann die Belichtungsparameter durch Messung des Lux-Wertes anpassen.
Abschluss
Dieser Artikel bietet eine ausführliche Einführung in Candela, Lumen und Lux und ich glaube, dass Sie durch das Lesen dieses Artikels ein tieferes Verständnis von Candela, Lumen und Lux haben.
