PHOTOMETRISCHE GRÖßEN

Glühbirne mit leuchtendem, dekorativ gedrehtem Filament in warmem Licht.Glühbirne mit leuchtendem, dekorativ gedrehtem Filament in warmem Licht.

Grundlagen der Photometrie: Wichtige lichttechnische Maßeinheiten

Kurz Gesagt

Photometrische Größe in Kürze:

Photometrische Größen sind grundlegende Konzepte in der Lichttechnik, die bei der Lichtquellenanalyse die Leistung und Verteilung von Licht messen.

Der Lichtstrom, gemessen in Lumen, gibt die Gesamtleistung einer Lichtquelle an, während die Lichtstärke, gemessen in Candela, den Teil des Lichtstroms beschreibt, der in einen bestimmten Raumwinkel emittiert wird. Die Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, gibt Aufschluss darüber, wie viel Lichtstrom auf eine bestimmte Fläche fällt. Diese Parameter sind entscheidend für die Planung und Bewertung von Beleuchtungssystemen in verschiedenen Anwendungsgebieten.

Lichtstrom

Lichtstrom (Lumen, lm) die gesamte von einer Lichtquelle in alle Richtungen ausgestrahlte Lichtleistung

Lichtstärke I (Candela, cd) jener Teil eines Lichtstromes, der in einen Raumwinkel emitiert wird

Beleuchtungsstärke E (LUX, Ix) beschreibt, wie viel Lichtstrom auf einer bestimmten Fläche auftrifft

Was versteht man unter Lichtstrom?

SI-Einheit*: Lumen (lm)

Der Lichtstrom ist die gesamte von einer Lichtquelle in alle Richtungen ausgestrahlte Lichtleistung. Das Lumen berücksichtigt bereits die Empfindlichkeit des Auges. D. h. zwei Lichtquellen mit dem gleichen Lichtstrom werden unabhängig der Lichtfarbe als gleich hell wahrgenommen.

Was ist Lichtstärke?

SI-Einheit*: Candela (cd)

Leuchtmittel strahlen in mehrere Richtungen - jedoch mit unterschiedlicher Stärke. Die Lichtstärke gibt jenen Teil des Lichtstromes an, der in einen Raumwinkel (somit in eine bestimmte Richtung) emitiert wird. Die Lichtstärke ist eine Eigenschaft der Lichtquelle und steht in keiner Relation zur menschlichen Wahrnehmung. Eine gewöhnliche Haushaltskerze hat in etwa eine Lichtstärke von 1 cd und entspricht somit einem Lumen pro Raumwinkel.

* Definition SI: SI ist das internationale Einheitensystem für physikalische Größen.

Photometrische Größen sind Messgrößen, die die Helligkeit und Beleuchtungsstärke von Lichtquellen basierend auf der menschlichen Wahrnehmung quantifizieren. Einheiten wie Lumen und Lux werden verwendet, um Lichtintensität und Beleuchtungsniveau zu beschreiben.

Was gibt die Beleuchtungsstärke an?

SI-Einheit*: Lux (lx)

Die Beleuchtungsstärke gibt an, wie viel Lichtstrom auf einer definierten Fläche auftritt und errechnet sich somit aus dem Quotienten des Lichtstromes (lm) durch die beleuchtete Fläche (m²). Die Beleuchtungsstärke, die eine Lichtquelle auf einer Fläche entwickelt, nimmt mit zunehmendem Abstand im Quadrat ab.

WEITERE BEISPIELE TYPISCHER BELEUCHTUNGSSTÄRKEN ZUR ORIENTIERUNG
5 mW Laserpointer, grün (532 nm) 427.000 lx
Beleuchtung in einem modernen OP 160.000 lx
Wolkenloser Sonnentag 100.000 lx
Bewölkter Sommertag 20.000 lx
Bewölkter Wintertag 3.500 lx
Sportstadionbeleuchtung 1.400 lx
Bürobeleuchtung 500 lx
Straßenbeleuchtung 10 lx
Kerze ca. 1 Meter entfernt 1 lx
Vollmondnacht 0,25 lx
BERECHNUNG: Lichtstrom (lm) / Fläche (m2) = Beleuchtungsstärke (lx)
Beleuchtungsstärken laut Arbeitsstättenverordnung
ANSPRÜCHE AN DIE SEHAUFGABE NENNBELEUCHTUNGSSTÄRKE BEISPIEL
sehr gering 50 lx Abstellräume, Lagerräume
gering 100 lx Pausenräume, Verkehrszonen
gering 150 lx Verkehrszonen mit Fahrzeugen, Ladebereiche
mäßig 200 - 300 lx Arbeiten an der Hobelbank, Werkzeugmaschinen, grobe Arbeiten, Empfangstheken Hotel
mittel 500 lx Büro
hoch 750 - 1000 lx Techn. Zeichnen, Feinmechanik, Druckerei
sehr hoch 1500 lx Uhrmacherwerkstatt, Elektronikwerkstatt
außergewöhnlich 2000 lx Gravieren, Kunststopfen

Leuchtdichte: Was ist der Unterschied zu Beleuchtungsstärke?

Die Beleuchtungsstärke in Lux ist eine Empfängergröße, d. h. sie beschreibt die auf eine Fläche auftreffende Lichtleistung. Die Leuchtdichte hingegen beschreibt das von einer Fläche (ob sie selbst als Leuchtmittel oder als Reflektor dient) ausgehende Licht, das wahrgenommen wird. Die Leuchtdichte ist der Quotient aus dem Lichtstärke (cd) und der senkrecht zur Ausstrahlungsrichtung liegenden Fläche (A).

BERECHNUNG: Lichtstärke (cd) / Fläche (m2) = Leuchtdichte (LV)
Leuchtdichte
BERECHNUNG: Lichtstrom (lm) / Leistung (W) = Lichtausbeute (n)
DIE LICHTAUSBEUTE IM VERGLEICH:
Glühlampe 60 W 10 lm/W
Glühlampe 100 W 15 lm/W
Energiesparlampe 50 lm/W
Leuchtstoff röhre 40 W 55 lm/W
LED 200 lm/W

Lichtausbeute verstehen: Effektivität von Leuchtmitteln

Die Lichtausbeute beschreibt den Wirkungsgrad eines Leuchtmittels und ergibt sich aus dem abgegebenen Lichtstrom (lm) und der aufgenommen elektrischen Leistung. Die Einheit ist demnach lm/W.


Lichtausbeute

Photometrische Größen wie Lichtstrom (gemessen in Lumen), Lichtstärke (gemessen in Candela) und Beleuchtungsstärke (gemessen in Lux) spielen eine entscheidende Rolle bei der Bewertung von Beleuchtungssystemen in Bezug auf ihre Lichtqualität und -quantität.

Farbtemperatur: Einblicke in Lichtfarben

SI-Einheit*: Kelvin (K)

Mit der Farbtemperatur wird der Farbeindruck einer Lichtquelle quantitativ bestimmt. Die Farbtemperatur ist die Temperatur eines schwarzen Körpers**, die zu einer bestimmten Farbe des von dem Leuchtmittel ausgehenden Lichtes gehört. Beim Erhitzen eines schwarzen Körpers ändert sich die Lichtfarbe von zunächst dunkelrot über orange und gelbweiß zu blauweiß.


CHARAKTERISTISCHE LICHTFARBEN NACH DIN 5035
LICHTQUELLE FARBTEMPERATUR IN KELVIN
Warmweiß < 3.500 K
Neutralweiß < 5.300 K
Tageslichtweiß (auch Kaltweiß) > 5.300 K

* Definition SI: SI ist das internationale Einheitensystem für physikalische Größen.
** Ein schwarzer Körper ist ein Körper, der die gesamte auf ihn auftreffende Strahlung absorbiert


Farbwiedergabeindex CRI (engl. Colour Rendering Index)

Der Farbwiederindex wird in Ra angegeben und bewertet damit die Qualität der Farbwiedergabe von Lichtquellen. Warmweißes Licht besitzt im Vergleich zu neutral- und kaltweißem Licht einen hohen Rotanteil. Dies führt zu unterschiedlichen Farbempfindungen. Anhanddes Ra-Wertes erkennt man, welchen Anteil des natürlichen Farbspektrums des Sonnenlichtes ein Leuchtmittel wiedergibt. Eine Glühlampe erreicht einen Wert von Ra 100, ein weißes LED Leuchtmittel mittlerweile bereits Werte zwischen Ra 70 und Ra 98. Je höher der Farbwiedergabewert, desto besser werden die Farben eines beleuchteten Objektes wahrgenommen.


CRI

Häufige Fragen zu photometrischen Größen

"Lichtstrom (Lumen, lm): Gibt die Gesamtmenge des von einer Lichtquelle abgegebenen sichtbaren Lichts an. Er zeigt, wie „hell“ eine Lampe insgesamt ist, unabhängig von Richtung oder Fläche.

Lichtstärke (Candela, cd): Beschreibt, wie stark Licht in eine bestimmte Richtung abgegeben wird. Sie ist entscheidend für die gezielte Beleuchtung einzelner Flächen oder Objekte.

Beleuchtungsstärke (Lux, lx): Zeigt die Lichtmenge pro Quadratmeter an, die auf eine Oberfläche trifft. Diese Größe ist besonders wichtig für die Planung von Arbeitsplätzen, Büros, Produktionshallen oder Präsentationsbereichen.

Praxisbeispiel: Ein LED-Panel mit hohem Lichtstrom liefert viel Helligkeit, die Lichtstärke sagt, wie das Licht verteilt wird, und die Beleuchtungsstärke zeigt, wie intensiv die Oberfläche beleuchtet wird."

"Die Beleuchtungsstärke (Lux) wird aus dem Lichtstrom (Lumen) und der beleuchteten Fläche (m²) berechnet:
Beleuchtungsstärke (lx) = Lichtstrom (lm) ÷ Fläche (m²)
Praxis: Wenn ein 2.000 lm LED-Panel eine Fläche von 10 m² beleuchtet, ergibt das 200 lx. Damit können Sie im Vorfeld planen, welche Leuchtenanzahl nötig ist, um eine Norm-Beleuchtungsstärke (z. B. 500 lx im Büro) zu erreichen."

"Die Leuchtdichte (cd/m²) beschreibt das Licht, das von einer Fläche in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird. Sie ist relevant, um Blendung und Reflexionen zu beurteilen, z. B. an Bildschirmen oder glänzenden Oberflächen.
Praxis: Eine Leuchte kann viel Licht abgeben (hoher Lichtstrom), aber durch enge Abstrahlung kann die Leuchtdichte an einem Punkt sehr hoch sein – dies muss bei Arbeitsplätzen oder Verkaufsflächen berücksichtigt werden."

"Die Lichtausbeute (lm/W) zeigt, wie effizient eine Lampe Strom in Licht umwandelt:
Lichtausbeute = Lichtstrom (lm) ÷ elektrische Leistung (W)
Praxis: Ein LED-Panel mit 2.000 lm bei 20 W hat 100 lm/W. Je höher die Lichtausbeute, desto niedriger die Stromkosten und desto weniger Wärmeentwicklung. ISOLED-Produkte zeichnen sich durch hohe Lichtausbeuten aus, wodurch langfristig Energie und Kosten gespart werden."

"Glühlampen: 10–15 lm/W
Leuchtstoffröhren: 55 lm/W
Energiesparlampen: 50 lm/W
LEDs: 100–200 lm/W
Praxis: LED-Lösungen von ISOLED ermöglichen durch hohe Lichtausbeute eine energiesparende Planung auch bei großflächiger Beleuchtung, z. B. in Büros, Industriehallen oder Verkaufsflächen."

"Die Farbtemperatur (Kelvin, K) beschreibt die Lichtfarbe einer Leuchte:

Warmweiß (2.700–3.000 K): Gemütliche, behagliche Atmosphäre, z. B. für Hotels, Wohnräume.
Neutralweiß (3.500–4.000 K): Ausgewogene Lichtwirkung für Büros und Arbeitsplätze.
Tageslichtweiß (5.000–6.500 K): Fördert Konzentration, ideal für Labore, Werkstätten oder medizinische Bereiche.
Praxis: ISOLED bietet eine breite Auswahl an Farbtemperaturen, die projektspezifisch kombinierbar sind, z. B. mit DALI-Dimmung für individuelle Lichtstimmungen."

"Der CRI gibt an, wie naturgetreu Farben unter der Lichtquelle wiedergegeben werden (Skala 0–100).
Praxis: Für Verkaufsflächen, Ausstellungen, medizinische Einrichtungen oder Labore ist ein CRI ≥ 90 wichtig, um Farben korrekt darzustellen. ISOLEDs LED-Lösungen bieten hohe CRI-Werte, die visuelle Qualität und Sicherheit erhöhen."

"Die Lichtverteilung zeigt, wie Licht im Raum verteilt wird – breit, eng oder asymmetrisch.
Praxis: In Gängen oder Fluren sind schmale Abstrahlwinkel effizient, in Verkaufsflächen breite Abstrahlung sinnvoll. ISOLED liefert photometrische Datenblätter, die Planern ermöglichen, Leuchten optimal zu positionieren."

Photometrische Größen erlauben eine präzise Planung: Anzahl der Leuchten, Abstände, Ausrichtung, Strombedarf und Energieeffizienz. ISOLED unterstützt mit Datenblättern und Lichtberechnungen, damit Projekte effizient, normgerecht und wirtschaftlich umgesetzt werden.

Analysieren Sie Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Farbtemperatur und CRI. ISOLED liefert umfassende Daten, inklusive Lichtverteilungsdiagrammen, sodass Planer die optimale Leuchte für Büros, Industriehallen, Schulen oder Verkaufsflächen auswählen können.

Ja, Unterschiede entstehen durch LED-Chiptyp, Treiberqualität, Abstrahlwinkel und Farbtemperatur. ISOLED prüft alle Produkte in eigenen Laboren, um gleichmäßige Lichtqualität, hohe Effizienz und geringe Flimmerwerte sicherzustellen.

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