Archiv Papiertechnik

Lichtstrom

Um Papiermaschinenhallen auszuleuchten, braucht man mehrere tausend Lumen. Hier die PM 4 von Leipa Schwedt.

Im Papiermacher Nr. 5/2003 war als SI-Basiseinheit die Lichtstärke mit der Einheit Candela (cd) vorgestellt worden. Dabei wurde auch die abgeleitete Einheit Lichtstrom schon kurz besprochen.

HLD

Der Lichtstrom ist die von einer Beleuchtungsquelle nach allen Seiten abgestrahlte sichtbare Strahlung. Er entspricht somit der Strahlungsleistung bei elektromagnetischen Wellen, die dort in Watt gemessen wird. Im Gegensatz zu der physikalischen Einheit Watt ist Lumen jedoch eine physiologische Größe, weil sie die Wellenlängenabhängigkeit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges berücksichtigt. Der Lichtstrom ist nämlich der mit der sogenannten V(l)-Kurve (Kurve der spektralen Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges) bewertete elektromagnetische Strahlungsfluss. Die abgeleitete photometrische SI-Einheit des Lichtstroms ist das Lumen (aus dem Lateinischen lumen = Licht oder Leuchte), wobei ein Lumen gleich der von einer Candela in einen Raumwinkel von einem Steradiant isotrop (in alle Richtungen gleichmäßig) ausgesandten sichtbaren Lichtstrahlung ist:

1 Lumen (lm) = 1 Candela (cd) x 1 Steradiant (sr).

In den gesamten Kugelraum sendet die Candela dann 4 f mal soviel aus (voller Raumwinkel ist gleich 4 f sr, siehe P+T 9/2007), also 12,566 Lumen. Als Formelzeichen für den Lichtstrom benutzt man das große griechische F (Phi). In der Fotometrie wird Licht also nicht nach seiner physikalischen Leistung oder Energie bewertet, sondern es wird die physiologische Helligkeitsempfindung des menschlichen Auges zugrunde gelegt. Der Lichtstrom einer Lichtquelle ist zwar eine Leistungsgröße (Watt), wird aber in der empirischen, physiologischen Einheit Lumen angegeben

Um ein Gefühl für Größenordnungen zu bekommen, hier einige Beispiele der Größe des Lichtstroms von Leuchtquellen (Lumen-Werte alle ungefähr): Die normale 60 W Glühlampe hat 730, die etwa entsprechende 11 W-Energiesparlampe 600 und die 50 W 12 V Halogenlampe um 1000 lm, wogegen eine 36 W-Leuchtröhre (1,20 m lang, Tageslicht) mit 3250 lm einen wesentlich höheren Lichtstrom erzeugt. Die sehr helle 125 W Quecksilberdampflampe erzeugt 5000, die 55 W Niederdruck-Natriumdampflampe sogar 8000 lm (beide auch verwendet zur Beleuchtung in Papierfabriken). Eine 5 W Hochleistungs-LED strahlt immerhin noch mit 100 lm. Eine Kerze erzeugt etwa 10 lm. Für Projektoren und Beamer verwendet man das ANSI-Lumen (ANSI = American National Standards Institute). Hier wird auf der Projektionsfläche unter Standardbedingungen an neun Stellen die Beleuchtungsstärke (wird in der nächsten P+T-Ausgabe erläutert) gemessen und deren Mittelwert mit der Fläche multipliziert. Die Werte, zum Beispiel 750 bis 6000 Lumen sind nicht unbedingt aussagekräftig, weil die selbst bei optimaler Einstellung im praktischen Betrieb erreichten Lichtströme teilweise deutlich niedriger liegen.

Übrigens kennen wir Papiermacher noch ein anderes Lumen: Gemeint ist damit nämlich auch der Hohlraum in einer Faser. Und allgemein bedeutet Lumen in der Biologie Hohlraum, zum Beispiel von Organen, und auch der Innendurchmesser einer Kanüle wird als Lumen bezeichnet.