Mario Sedlak
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Wellenlänge
(Farbe) 		Gewichtung
(Helligkeit)
380 nm 0,01 lm/W
385 nm 0,05 lm/W
390 nm 0,17 lm/W
400 nm 1,4 lm/W
450 nm 61 lm/W
500 nm 315 lm/W
550 nm 677 lm/W
555 nm 682 lm/W
560 nm 681 lm/W
600 nm 450 lm/W
650 nm 74 lm/W
700 nm 2,5 lm/W
750 nm 0,07 lm/W
780 nm 0,01 lm/W

So kommt man von Watt zu Lumen.[1]

Lumen
(Abkürzung: lm)

Lumen ist die Maßeinheit der Lichtstärke. Damit wird angegeben, wie viel Licht eine Lampe abgibt. Lumen sind im Grunde nichts anderes als Watt (= die Maßeinheit für die physikalische Strahlungsleistung), nur multipliziert mit von der Farbe abhängigen Gewichtungsfaktoren (siehe Tabelle rechts). Damit wird berücksichtigt, dass das menschliche Auge nicht alle Farben gleich hell wahrnimmt, sondern z. B. 1 W grünes Licht heller als 1 W rotes oder blaues Licht.

Lampen mit der gleichen Lumenzahl geben "gleich viel" Licht ab – egal ob das Licht farbig oder weiß ist oder welche Farben sie verwenden, um weißes Licht zu erhalten. Für die Berechnung ist das ausgesandte Licht in die einzelnen Farben (= Wellenlängen) zu zerlegen, dann die Strahlungsleistung in Watt auf jeder verwendeten Wellenlänge zu messen und mit dem entsprechenden Gewichtungsfaktor (siehe Tabelle rechts) zu multiplizieren. Die Summe aller dieser Werte ergibt die Lichtstärke in Lumen. (In der Praxis werden Wellenlängenbereiche gemessen, z. B. 0,1 W bei 547,5–552,5 nm, 0,2 W bei 552,5–557,5 nm usw. Das Ergebnis sind dann 0,1 W · 677 lm/W + 0,2 W · 682 lm/W = 204,1 lm usw.)

Die Gewichtungsfaktoren wurden durch Versuche mit Menschen gewonnen, die bewerten mussten, ob zwei Farbpunkte gleich hell sind. Die Maßeinheit Lumen basiert auf diesen Durchschnittsergebnissen, die theoretisch nicht für alle Menschen gleich gut passend sein müssen. In der Praxis sind die individuellen Unterschiede aber wohl vernachlässigbar.

Gebräuchliche Vorsätze

So weit ich sehe, sind für Lumen keine Vorsätze üblich – vermutlich, weil die Zahlen normalerweise in einem überschaubaren Bereich bleiben. Lumen wird für einzelne Lampen angegeben und nicht z. B. für eine Jahresproduktion an Lampen oder die Sonne.

Größenordnungen

10 lm Kerze
28 lm 3-W-Glühbirne (für Vorderlicht am Fahrrad)
100 lm 15-W-Glühbirne
230 lm 25-W-Glühbirne
430 lm 40-W-Glühbirne
730 lm 60-W-Glühbirne
1380 lm 100-W-Glühbirne
2000 lm Autoscheinwerfer

Andere Einheiten

Messung

Wie viel Lumen eine Lampe hat, kann über die erzeugte Beleuchtungsstärke in Lux (= Lumen pro Quadratmeter) gemessen werden. Wenn diese in allen Richtungen gleich ist, dann reicht eine Messung. Strahlt die Lampe unterschiedlich, müssen so viele Messungen durchgeführt werden, dass man die Beleuchtungsstärke für alle Quadratmeter einer gedachten Kugel berechnen kann. In Labors verwendet man auch eine reale Kugel, die auf der Innenseite verspiegelt ist. Die zu messende Lampe wird im Zentrum der Kugel platziert. Über ein Loch in der Kugel kann dann (nahezu) das gesamte Licht an einem Ort gemessen werden.

Du kannst auch im dunklen Zimmer an die Decke leuchten und mit einem Luxmeter messen, wie viel Licht zurückkommt. Durch Vergleich mit einer Lampe, deren Lumen du kennst, kannst du abschätzen, ob die zu testende Lampe die Herstellerangaben erfüllt. (Falsche, überhöhte Angaben werden scherzhaft als "China-Lumen" bezeichnet.)

Definition

1 W Strahlungsleistung bei einer Wellenlänge von 555 nm ist als ein Lichtstrom von 683 lm definiert. Das ist gerade so gewählt, dass eine Kerze 1 cd hat, was früher bereits so festgelegt wurde.

Viele Autoren begnügen sich damit, weshalb ich lange nicht verstanden habe, wie man aus dieser Definition die Lumen für beliebiges Licht ableiten soll. Tatsächlich braucht man das Verhältnis von Watt zu Lumen für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts (Hellempfindlichkeitskurve, Auszug siehe Tabelle oben rechts). Diese Kurve kann man in Versuchen mit Menschen bestimmen. Deswegen ist sie, streng genommen, nicht Bestandteil der Definition. Aus Sicht eines Anwenders wird Lumen aber erst durch diese Kurve vollständig definiert und messbar.

Ein weiteres Detail in der Definition von Lumen ist, dass sie sich – sofern nichts anderes angegeben wird – auf das helladaptierte menschliche Auge bezieht. In der Dunkelheit benutzt das Auge andere Sinneszellen (Stäbchen), die eine größere Empfindlichkeit besitzen. Das Maximum beträgt dann 1699 lm/W statt 683 lm/W. Das ist z. B. relevant, um die Blendwirkung eines Autoscheinwerfers in der Nacht zu berechnen.

Weiter

Lux

Quellen

[1] Auszug aus einer Tabelle der Internationalen Beleuchtungskommission (XLS), Blatt "1964 col observer", Spalte C, multipliziert mit 683 – Vgl. englische Wikipedia, Luminosity function, wo diese Datei verlinkt ist.