Lichttechnische Größen Tabelle: Lumen, Lux, Candela und lm/W
Kurzantwort: Lumen, Lux, Candela - was ist der Unterschied?
In der Lichttechnik gibt es mehrere Größen, die oft verwechselt werden. Diese Tabelle zeigt allelichttechnischen Größen nach DIN 5031 und IES TM-30, ihre Einheiten, Formeln und Zusammenhänge. Die Definitionen entsprechen demSI-Einheitensystemund internationalen Normen.
Beleuchtungsstärke auf Fläche
Lichtstrom aus Richtung und Raumwinkel
Lichtstrom pro elektrischer Leistung
sichtbare Leuchtdichte bewerten
| Gesucht | Formel | Beispiel |
|---|---|---|
| Lux aus Lumen | E = Φ / A | 1.000 lm auf 10 m² = 100 lx |
| Lumen aus Lux | Φ = E × A | 500 lx auf 20 m² = 10.000 lm |
| Candela aus Lumen | I = Φ / Ω | 1.000 lm / 3,14 sr = 318 cd |
| Lumen pro Watt | η = Φ / P | 1.000 lm / 10 W = 100 lm/W |
Grundgrößen der Lichttechnik
| Größe | Einheit | Definition (technisch) | Anschaulich | Beispiel | Messung |
|---|---|---|---|---|---|
Lichtstrom (Φ) Symbol: Φ | Lumen (lm) | Gesamte von einer Lichtquelle abgegebene sichtbare Strahlungsleistung Φ = ∫ Iv(ω) dΩ | Wie viel Licht die Lampe insgesamt erzeugt | LED-Lampe 10W → 800 lm | Ulbricht-Kugel (Integrating Sphere) |
Beleuchtungsstärke (E) Symbol: E | Lux (lx) | Lichtstrom pro Flächeneinheit, der auf eine Fläche trifft E = Φ / A = Iv / r² | Wie hell eine Fläche beleuchtet wird | Büro-Schreibtisch → 500 lx | Luxmeter (Beleuchtungsstärkemesser) |
Lichtstärke (I) Symbol: I oder Iv | Candela (cd) | Lichtstrom pro Raumwinkel in eine bestimmte Richtung I = Φ / Ω = E × r² | Wie stark das Licht in eine Richtung strahlt | LED-Spot 15° → 500 cd | Goniophotometer |
Leuchtdichte (L) Symbol: L | Candela pro m² (cd/m²) | Lichtstärke pro Flächeneinheit einer leuchtenden oder reflektierenden Fläche L = I / A = E × ρ / π | Wie hell eine Fläche für das Auge erscheint (Blendung!) | LED-Panel → 5.000 cd/m² | Leuchtdichtemesser (Luminance Meter) |
Lichtausbeute (η) Symbol: η | Lumen pro Watt (lm/W) | Verhältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung η = Φ / P | Effizienz der Lichtquelle (je höher, desto besser) | LED → 100-150 lm/W, Glühbirne → 10-15 lm/W | Lichtstrom ÷ Leistungsaufnahme |
Zusammenhänge und Umrechnung
| Von → Zu | Formel | Beschreibung | Beispiel | Anwendung |
|---|---|---|---|---|
Lichtstrom (lm) → Beleuchtungsstärke (lx) | E = Φ / A Φ = E × A | Lichtstrom verteilt auf Fläche | 1.000 lm auf 10 m² → 100 lx | Raumbeleuchtung planen |
Lichtstärke (cd) → Beleuchtungsstärke (lx) | E = I / r² I = E × r² | Photometrisches Entfernungsgesetz | 100 cd in 2m Abstand → 25 lx | Spotbeleuchtung berechnen |
Lichtstrom (lm) → Lichtstärke (cd) | I = Φ / Ω Φ = I × Ω | Lichtstrom pro Raumwinkel (Ω in Steradiant) | 1.000 lm gleichmäßig → 79,6 cd | Abstrahlcharakteristik bestimmen |
Beleuchtungsstärke (lx) → Leuchtdichte (cd/m²) | L = E × ρ / π E = L × π / ρ | Abhängig vom Reflexionsgrad ρ (Lambert-Strahler) | 500 lx, ρ=0,8 → 127 cd/m² | Blendung bewerten (UGR) |
Leistung (W) → Lichtstrom (lm) | Φ = P × η P = Φ / η | Abhängig von Lichtausbeute η | 10W LED (100 lm/W) → 1.000 lm | Energieverbrauch berechnen |
Merkhilfe:Lumen (lm) ist die "Quelle",Lux (lx) ist das "Ziel". Candela (cd) ist die "Richtung".Leuchtdichte (cd/m²) ist die "Helligkeit fürs Auge" (Blendung!).
Typische Werte verschiedener Lichtquellen
| Lichtquelle | Lichtstrom (lm) | Lichtstärke (cd) | Lichtausbeute (lm/W) | Leuchtdichte (cd/m²) | Hinweis |
|---|---|---|---|---|---|
| Kerze | ~12 lm | ~1 cd (definiert) | ~0,2 lm/W | ~5.000 cd/m² | Historische Definition der Candela |
| Glühbirne 60W | 710 lm | ~60 cd (mittlere) | 12 lm/W | ~50.000 cd/m² | Ineffizient, 2012 EU-Verbot |
| Halogenlampe 50W | 900 lm | ~1.000 cd (Spot) | 18 lm/W | ~100.000 cd/m² | Höhere Leuchtdichte als Glühbirne |
| LED-Lampe 10W | 800-1.000 lm | ~50-500 cd (je nach Optik) | 80-100 lm/W | ~5.000-20.000 cd/m² | Moderne LEDs erreichen 150+ lm/W |
| LED-Panel 40W | 4.000 lm | ~300 cd | 100 lm/W | ~3.000 cd/m² (UGR < 19) | Große Fläche = niedrige Leuchtdichte |
| LED-Spot 15W (15°) | 1.200 lm | ~10.000 cd | 80 lm/W | ~150.000 cd/m² | Enger Abstrahlwinkel = hohe Lichtstärke |
| Leuchtstoffröhre T8 36W | 2.900 lm | ~200 cd | 80 lm/W | ~8.000 cd/m² | Lange Linie, geringe Leuchtdichte |
| Sonne (direkt) | nicht anwendbar | nicht anwendbar | ~95 lm/W (sichtbar) | ~1,6 × 10⁹ cd/m² | Blendung! Nie direkt anschauen |
Beleuchtungsstärke-Beispiele (Lux)
| Situation | Beleuchtungs- stärke (lx) | Beschreibung |
|---|---|---|
| Sternenlicht (klare Nacht) | 0,001 lx | Gerade noch sichtbar (Nachtsicht) |
| Vollmond (klare Nacht) | 0,25 lx | Orientierung möglich |
| Notbeleuchtung (Fluchtweg) | 1 lx | Mindestanforderung EN 1838 |
| Straßenbeleuchtung | 10-30 lx | Verkehrssicherheit |
| Flur / Treppenhaus | 100 lx | DIN EN 12464-1 |
| Wohnzimmer | 100-300 lx | Gemütlich, Grundbeleuchtung |
| Büro (Schreibtisch) | 500 lx | DIN EN 12464-1 Mindestanforderung |
| Technisches Zeichnen | 750 lx | Präzisionsarbeit |
| Feinmontage (Industrie) | 1.000-1.500 lx | Sehr feine Arbeiten |
| OP-Saal (Operationsfeld) | 10.000-100.000 lx | Extreme Präzision erforderlich |
| Bewölkter Tag (Schatten) | 1.000-10.000 lx | Diffuses Tageslicht |
| Sonniger Tag (Schatten) | 10.000-25.000 lx | Indirektes Sonnenlicht |
| Direkte Sonne (Sommer, Mittag) | 100.000 lx | Maximale natürliche Beleuchtung |
Logarithmische Skala beachten!
Beleuchtungsstärke variiert um10 Größenordnungen (0,001 lx bis 100.000 lx). Das menschliche Auge passt sich an (Adaptation), aber zu große Unterschiede im Sichtfeld führen zu Blendung! Mehr zurBeleuchtungsstärke-Messung.
- Faktor 10: Deutlich sichtbarer Unterschied
- Faktor 100: Sehr großer Unterschied (Adaptation nötig)
- Faktor 1.000: Extreme Blendung möglich!
Leuchtdichte und Blendung
| Anwendung | Leuchtdichte (cd/m²) | Bewertung | Hinweis |
|---|---|---|---|
| Hintergrundbeleuchtung (UGR < 19) | < 3.000 cd/m² | Blendfrei (Büro) | EN 12464-1 konform |
| LED-Panel (UGR < 22) | < 5.000 cd/m² | Geringe Blendung | Industrie akzeptabel |
| Bildschirm (typisch) | 100-300 cd/m² | Optimal für Auge | Zu hell → Ermüdung |
| Weißes Papier (500 lx) | ~120 cd/m² | Ideal zum Lesen | Reflexion, nicht selbstleuchtend |
| LED direkt sichtbar | > 100.000 cd/m² | Starke Blendung | Abschirmung erforderlich! |
| Sonne (direkt) | ~1,6 × 10⁹ cd/m² | Extreme Blendung | Augenschäden möglich! |
Leuchtdichte ≠ Beleuchtungsstärke!
Häufiger Irrtum: Hohe Lux-Zahl bedeutet nicht automatisch Blendung. Entscheidend ist dieLeuchtdichte (cd/m²) der sichtbaren Flächen!
- Großes LED-Panel (0,6 m²)
- Leuchtdichte: 3.000 cd/m²
- UGR < 19 (Büro-konform)
- Große Fläche = geringe Leuchtdichte
- Kleine LED direkt sichtbar (1 cm²)
- Leuchtdichte: 100.000 cd/m²
- UGR > 28 (starke Blendung)
- Kleine Fläche = hohe Leuchtdichte
Fazit: Lux messen (Arbeitsplatz), aber Leuchtdichte beachten (Blendung vermeiden)! Mehr zuUGR-Grenzwerten.
Umrechnungsbeispiele (Schritt für Schritt)
1. Raum 20 m², benötigt 500 lx
2. LED-Spot 100 cd in 3m Abstand
3. LED-Lampe 10W, 100 lm/W
4. Weiße Wand, 500 lx, ρ = 0,8
5. 1.000 lm gleichmäßig in alle Richtungen
Raumwinkel (Steradiant)
| Beschreibung | Raumwinkel Ω | Abstrahlwinkel | Anwendung |
|---|---|---|---|
| Vollkugel (alle Richtungen) | 4π sr ≈ 12,57 sr | 360° × 360° | Theoretische Rechnung (isotrope Quelle) |
| Halbkugel (Halbraum) | 2π sr ≈ 6,28 sr | 180° Halbkugel | Deckenleuchte (nur nach unten) |
| LED 120° Abstrahlwinkel | ~3,14 sr | 120° Kegelwinkel | Standard LED-Lampe (E27) |
| LED-Spot 40° | ~0,38 sr | 40° Kegelwinkel | Akzentbeleuchtung |
| LED-Spot 15° (sehr eng) | ~0,05 sr | 15° Kegelwinkel | Punktbeleuchtung, Galerie |
Raumwinkel erklärt: Wie der "Öffnungswinkel" im Raum (nicht nur 2D). Einheit: Steradiant (sr). Vollkugel = 4π sr. Kleine Raumwinkel → hohe Lichtstärke (Spot)!
Häufige Fragen
Warum steht auf LED-Lampen nur Lumen, nicht Lux?
Lumen (lm) ist eineEigenschaft der Lampe – unabhängig davon, wo sie eingesetzt wird. Hersteller können Lumen im Labor messen (Ulbricht-Kugel).
Lux (lx) hängt vonRaumgröße, Abstand und Reflexion ab – das kann der Hersteller nicht vorhersagen. Deshalb steht nur Lumen auf der Verpackung.
Praxis: Lumen kaufen, Lux am Arbeitsplatz messen! Nutzen Sie unserenLux-Lumen-Rechner.
Ist mehr Lumen immer besser?
Nein! Es kommt auf die Anwendung an:
•Raumbeleuchtung: Ja, mehr Lumen = mehr Lux (bei gleicher Fläche).
•Spot/Akzent: Nicht unbedingt. Lichtstärke (cd) ist hier wichtiger als Lumen!
•Leselampe: Zu viele Lumen bedeuten oftmals Blendung.
Faustregel: Pro m² Wohnraum ~100 lm, Büro ~300 lm (grob). Besser: Direkt nachLux-Wert (EN 12464-1) planen!
Warum ist Candela eine SI-Basiseinheit, aber Lumen nicht?
Historische Gründe: Candela (cd) wurde 1979 als SI-Basiseinheit definiert, weilLichtstärke (gerichtetes Licht) direkt messbar ist (z.B. mit einem Goniophotometer).Lumen (lm) ist eine abgeleitete Einheit: 1 lm = 1 cd × 1 sr (Candela × Steradiant). Beide Einheiten sind fest definiert und standardisiert.
Kann ich Lumen in Watt umrechnen?
Nur mit Lichtausbeute! Lumen (lm) ist Licht, Watt (W) ist elektrische Leistung. Der Zusammenhang funktioniert über dieLichtausbeute η (lm/W).
Formel: Φ (lm) = P (W) × η (lm/W)
Beispiel: Eine moderne LED mit η ≈ 100 lm/W erzeugt bei 10W exakt 1.000 Lumen. "Watt" sagt somit nichts über die tatsächliche Helligkeit aus.
Was ist der Unterschied zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte?
Beleuchtungsstärke E (lx): Wie viel Lichtauf eine Fläche fällt (z.B. der Schreibtisch). Gemessen wird das mit einem Luxmeter.
Leuchtdichte L (cd/m²): Wie hell eine Flächefür das Auge erscheint (selbstleuchtend oder reflektierend). Gemessen mit dem Leuchtdichtemesser.
Praxis: Planen Sie die Lux-Werte, damit der Arbeitsplatz hell genug ist, aber prüfen Sie die Leuchtdichte (mittels UGR), um Blendung zu vermeiden.
Wie viel Lumen pro m² brauche ich?
Vereinfachte Faustregel: Wohnzimmer 100-150 lm/m², Küche 200-300 lm/m², Büro 300-400 lm/m², Werkstatt 400-600 lm/m².
Dies gilt jedoch nur für Grundbeleuchtung mit guter Lichtverteilung. Präziser ist es, immer nach dem Ziellux-Wert zu planen (DIN EN 12464-1). Nutzen Sie unserenRaumbeleuchtungsrechner für korrekte Ergebnisse.
Was ist ein Steradiant (sr)?
Steradiant (sr) ist die offizielle Einheit desRaumwinkels – sozusagen das 3D-Äquivalent zum 2D-Winkel (Grad). Ein Steradiant schneidet auf einer Kugeloberfläche eine Fläche aus, die genau dem Quadrat des Radius (r²) entspricht. Eine geschlossene Vollkugel entspricht 4π sr (ca. 12,57 sr).
Warum haben LEDs höhere Lichtausbeute als Glühbirnen?
Eine alteGlühbirne erzeugt Licht durch reines Erhitzen eines Drahtes, wodurch 95% der Energie zu Wärme werden und nur 5% zu Licht (ca. 10-15 lm/W). Die moderneLED erzeugt Licht hingegen durch Halbleiter-Rekombination (Elektrolumineszenz). Das steigert die Lichtausbeute auf bis zu 40% (ca. 80-150 lm/W). LEDs benötigen bei gleicher Helligkeit entsprechend fast 10-mal weniger Strom.
Normen & Standards
Deutsche und internationale Normen
Die lichttechnischen Größen sind international standardisiert. Nachfolgend die wichtigsten Normen und Standards:
Grundlagennorm für lichttechnische Größen. Definiert Begriffe, Einheiten, Messmethoden. Teil 1-10 (verschiedene Aspekte). Basis für alle Lichttechnik-Normen.
Messmethoden für Lichtstrom (Ulbricht-Kugel), Beleuchtungsstärke (Luxmeter), Leuchtdichte. Teil 7: Klassifizierung von Luxmetern (A, B, C).
Verwendet lichttechnische Größen (Lux, UGR) für Arbeitsplatz-Anforderungen. Praktische Anwendung von DIN 5031. Details in unsererDIN 12464-1 Tabelle.
Internationale IES-Norm (Illuminating Engineering Society) für Farbwiedergabe und photometrische Messungen. Ergänzt DIN-Normen um amerikanische Standards.
Standardisierte Methoden zur photometrischen Charakterisierung von LED-Produkten. International anerkannte Testverfahren für Lichtstrom, Lichtverteilung und Farbwiedergabe.
CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) Testmethoden für LED-Lampen. Weltweite Referenz für photometrische und kolorimetrische Messungen.
Candela (cd) ist SI-Basiseinheit seit 1979. Lumen (lm), Lux (lx) sind abgeleitete Einheiten. Weltweit einheitliche Definition, Basis aller photometrischen Messungen.