Grundbegriffe in der Lichttechnik
Wie Licht gemessen wird
Beim Kauf eines H3 mit 55 W wissen Sie aus Erfahrung, welche Helligkeit der Halogenscheinwerfer verbreitet. Die Angabe der Wattzahl ist aber nur das Mass für die aufgenommene elektrische Leistung und als Angabe der Lichtstärke einer Lichtquelle nicht geeignet. Die Lichtstärke einer Lichtquelle wird vielmehr gemessen, indem man sie mit der Einheit der Lichtstärke vergleicht.
Candela
ist als Einheit der Lichtstärke (1 cd) festgelegt. Um Lux auszurechnen, wird der Candelawert benötigt. Die Formel heisst: Candela dividiert mit dem Abstand m².
Lumen
Ist die Einheit des Lichtstroms (1 lm). Es gibt theoretische, kalte und effektive (bzw. gemessene) Lumen. Aber worin besteht der Unterschied?
Theoretische Lumen
Bei theoretischen Lumen sind Verluste durch Optik (Reflektoren, Streuscheiben) und Wärmeeffekte von LED-Chips nicht abgezogen worden! Im Vergleich: Autohersteller geben einen Benzinverbrauch an, ohne die äusseren Faktoren wie Wetterlage, Reifen etc. mit in ihre Kalkulation einzubeziehen. So ist das auch bei den Lumen.
Effektive (bzw. gemessene) Lumen
Wenn ein LED-Arbeitsscheinwerfer nach ca. 30 – 45 Minuten seine Betriebstemperatur erreicht hat, messen wir effektive Lumen. Es zeigt sich nun, dass der kalte Lumenwert gesunken ist, denn alle LED-Chips haben einen schlechteren Wirkungsgrad bei höherer Temperatur. Der Lumenwert reduziert sich typisch mit ca. 5 % aufgrund der Erwärmung. Die Verluste durch die Optik liegen typisch bei ca. 20 – 25 %, was bedeutet, dass der effektive Lumenwert etwa 70 – 75 % des theoretischen Lumenwertes ausmacht. Bei Niedrigpreisprodukten können die Verluste sogar zwischen 50 und 70 % betragen.
Was beachtet werden sollte
Der effektive Lumenwert ist der Wert, mit dem gearbeitet wird und auf den man beim Kauf eines neuen LED-Arbeitsscheinwerfers achten muss. Wenn dieser nicht angegeben ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um theoretische Lumen handelt.
Lux
ist die Einheit der Beleuchtungsstärke und wird durch den einfallenden Lichtstrom und die Grösse der beleuchteten Fläche festgelegt.
Wichtig zu wissen
Es ist nicht möglich, beim Betrachten des Lichtes zweier Lichtquellen zu entscheiden, wieviel mehr Licht die eine im Vergleich zur anderen macht. Dies ist nur möglich, wenn man die Beleuchtungsstärken (Lux) miteinander vergleicht. Dabei ist darauf zu achten, dass nicht eine der Lichtquellen eine grössere Fläche ausleuchtet als die andere, denn mit Ausleuchtung einer grösseren Fläche sinkt der Luxwert. Hinzu kommt der Einfluss von kaltweisser Farbtemperatur – mehr unter Punkt Farbtemperatur/Lichtfarbe. Beispiele mit Luxwerten weiter unten.
Farbtemperaturen / Lichtfarbe
Kaltweisse Farbtemperaturen (weit über 6000 K) können bei einem Vergleich mit wärmeren Farbtemperaturen (5700 K und darunter) den Eindruck erzeugen, dass man besser oder mehr sieht. In sehr kaltweissem Licht zu arbeiten, ist aber auf Dauer jedoch sehr anstrengend für die Augen. Desweiteren erzeugen kaltweisse Farbtemperaturen starke Reflektionen auf Staub, Feinpartikel, Regen, Wasser, Metall und Schnee. Sind die Streuscheiben dann noch klar, ist der Blendeffekt noch höher.
Spektralfarben
Zur Entstehung eines Regenbogens sind Sonnenlicht und Wassertropfen notwendig. Der Sonnenstrahl fällt in den Regentropfen ein und wird gebrochen. Die sogenannten Spektralfarben werden getrennt, an der Rückseite des Tropfens total reflektiert und treten nach erneuter Brechung wieder aus. Die Farben (das sogenannte Spektrum), die am Regenbogen sichtbar werden, sind rot, orange, gelb, grün, blau/indigo und violett.
Durch die Mischung der Spektralfarben wird die Lichtfarbe des LED-Arbeitsscheinwerfers bestimmt. Wenn der prozentuelle Anteil an roter Farbe grösser ist, wird die Farbtemperatur wärmer (warmweiss bis gelb), wenn der prozentuelle Anteil an blauer Farbe grösser ist, wird die Farbtemperatur kälter (kaltweiss). Und kaum zu glauben: Weisses Licht enthält alle Farben!
Lesen Sie auch gerne den separaten Artikel zur Farbwiedergabe, die in CRI oder Ra gemessen wird.
Wie das menschliche Auge Licht empfindet
Das menschliche Auge ist mit dem Aufbau einer Kamera vergleichbar. Das Licht, dass durch die Pupille einfällt, wird durch Hornhaut, Linse und Glaskörper gebrochen, und auf der Netzhaut entsteht ein umgekehrtes und verkleinertes Bild, dass durch die Stäbchen- und Zäpfchenzellen aufgefangen wird. Mit den Stäbchenzellen werden Helligkeitswerte unterschieden, mit den Zäpfchenzellen die Farben. Mit zunehmenden Alter des Menschen verändern sich auch die Augen, und daher empfinden jüngere Menschen Licht anders als ältere Menschen.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Die elektromagnetische Verträglichkeit bezeichnet die Fähigkeit eines technischen Gerätes, andere technische Geräte nicht durch unerwünschte elektrische bzw. elektromagnetische Effekte zu stören. Derartige Störungen zeigen sich durch ein Knistern im Radio, einen Absturz des Rechners oder im schlimmsten Fall einen Maschinenausfall der mobilen Arbeitsmaschine.
Um dies zu vermeiden, müssen LED-Arbeitsscheinwerfer EMV-getestet sein. Nach CISPR 25 wird in 5 Klassen eingeteilt, wobei Klasse 1 die schlechteste und Klasse 5 die beste ist. TYRI stellt dem OEM die EMV-Protokolle zur Einsicht zur Verfügung.
Ungefähre Zielwerte:
Stapler 30 – 50 Lux
Traktoren 40 – 60 Lux
Forstmaschinen 60 – 80 – 120 Lux
Baumaschinen 40 – 60 – 100 Lux
Bohrgeräte 60 – 120 Lux
Bergbaumaschinenm 60 – 120 Lux
Referenzwert: Ein H3 55 W mit ca. 1000-1100 effektiven Lumen, symmetrischem Lichtkegel (Nahfeldausleuchtung) und 10 m Arbeitsbereich erreicht zwischen 15 und 20 Lux.
