Photometrie
Wissenschaft der Lichtmessung
Was ist Photometrie?
Photometrie (griech. phos = Licht, metron = Maß) ist die Wissenschaft der Lichtmessung unter Berücksichtigung der menschlichen Wahrnehmung. Sie quantifiziert sichtbares Licht in Einheiten wie Lumen, Lux, Candela und Leuchtdichte.
🔬 Photometrie vs. Radiometrie
| Aspekt | Radiometrie | Photometrie |
|---|---|---|
| Was wird gemessen? | Elektromagnetische Strahlung | Sichtbares Licht |
| Wellenlänge | Alle (UV, VIS, IR) | 380-780 nm (sichtbar) |
| Bewertung | Physikalisch objektiv | Nach menschlicher Wahrnehmung |
| Leistung | Watt (W) | Lumen (lm) |
| Intensität | W/sr | Candela (cd) |
| Beleuchtung | W/m² | Lux (lx) |
| Anwendung | Physik, Astronomie | Beleuchtungstechnik |
📐 Photometrische Größen (DIN 5031)
1. Lichtstrom (Φ) - Lumen (lm)
Definition: Gesamte Lichtmenge, die von einer Quelle in alle Richtungen ausgestrahlt wird.
Beispiel: Eine 800 lm LED-Lampe strahlt insgesamt 800 Lumen ab.
2. Lichtstärke (I) - Candela (cd)
Definition: Lichtstrom pro Raumwinkel in eine bestimmte Richtung.
Beispiel: Ein Spot mit 500 cd Lichtstärke in Hauptrichtung.
3. Beleuchtungsstärke (E) - Lux (lx)
Definition: Lichtstrom pro Fläche (wie viel Licht kommt an).
Beispiel: 500 Lux auf einem Schreibtisch (DIN-Norm Büro).
4. Leuchtdichte (L) - Candela/m² (cd/m²)
Definition: Lichtstärke pro Fläche (wie hell eine Fläche wirkt).
Beispiel: Bildschirm 200 cd/m², Sonne 1,6 Mrd. cd/m²
5. Lichtausbeute (η) - Lumen/Watt (lm/W)
Definition: Verhältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung (Effizienz).
Beispiel: Glühbirne 12 lm/W, LED 100 lm/W
🔦 V(λ) - Hellempfindlichkeitskurve des Auges
Das menschliche Auge ist nicht für alle Wellenlängen gleich empfindlich. Die photopische V(λ)-Funktion (DIN 5031-3) beschreibt die spektrale Empfindlichkeit bei Tageslicht (photopisches Sehen).
💡 Praktische Bedeutung: Ein grüner Laser (532 nm) wirkt heller als ein roter Laser (650 nm) bei gleicher physikalischer Leistung (Watt), weil das Auge grünes Licht besser wahrnimmt.
🛠️ Photometrische Messverfahren
1. Luxmeter (Beleuchtungsstärkemessung)
Misst die Beleuchtungsstärke (Lux) an einem Punkt. Sensor ist V(λ)-korrigiert.
Genauigkeit: ±2-5% bei kalibrierten Geräten
2. Goniophotometer (Lichtverteilungsmessung)
Misst Lichtstärkeverteilung (LVK) einer Leuchte in alle Raumrichtungen. Rotiert Leuchte oder Sensor in allen drei Achsen.
Output: LDT/IES-Dateien für Lichtplanungssoftware
3. Ulbricht-Kugel (Gesamtlichtstrom)
Integriert Lichtstrom (Lumen) über alle Richtungen. Kugel innen weiß beschichtet (98% Reflexion).
Norm: DIN 5032-3, CIE 84
4. Leuchtdichtemessgerät (Luminanzmeter)
Misst Leuchtdichte (cd/m²) von Flächen und Lichtquellen. Wichtig für UGR-Berechnung.
Beispiel: Spot-Leuchtmeter mit Fokussierung
5. Spektralradiometer (Spektralmessung)
Misst spektrale Verteilung (Wellenlänge × Intensität). Analyse von Farbwiedergabe (CRI), Farbtemperatur (CCT) und Farbort (x,y).
Output: CRI Ra, CCT in Kelvin, CIE-Farbort
📚 Normen & Standards
🎯 Anwendungen der Photometrie
🏢 Beleuchtungsplanung
- • DIN-konforme Lichtplanung
- • Lux-Berechnungen
- • UGR-Blendungsbewertung
- • Energieeffizienz
🔬 Qualitätssicherung
- • LED-Binning (Farbabgleich)
- • Lumen-Wartung (L70/L80)
- • CRI-Farbwiedergabe Tests
- • Produktzertifizierung
🚗 Automotive
- • Scheinwerfer-Lichtverteilung
- • ECE-Prüfung (E-Kennzeichen)
- • Instrumentenbeleuchtung
- • Tagfahrlicht-Helligkeit
🎬 Display & Entertainment
- • Monitor-Kalibrierung
- • Beamer-Helligkeit (ANSI Lumen)
- • TV-Leuchtdichte
- • Bühnenbeleuchtung