Lichtstärke: Wie viel Licht eine Leuchte in eine Richtung abgibt
Die Lichtstärke beschreibt, wie viel Licht eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung abgibt. Während der Lichtstrom alles Licht einer Leuchte zusammenfasst, zeigt die Lichtstärke, wie dieses Licht räumlich verteilt ist: ob eine Leuchte eng bündelt wie ein Flutlichtstrahler oder breit streut wie ein Hallenstrahler.
In diesem Ratgeber erklären wir, was die Lichtstärke aussagt, wie sie mit Lichtstrom und Beleuchtungsstärke zusammenhängt, wie sie berechnet wird und warum sie in jeder Lichtplanung die eigentliche Arbeit leistet. Dazu zeigen wir, wie Betreiber die Lichtstärkeverteilung einer Leuchte für ihre Fläche nutzen.
Definition
Was ist die Lichtstärke?
Die Lichtstärke ist der Lichtstrom, der in einen bestimmten Raumwinkel abgegeben wird, also die Lichtmenge je Richtung.
Das Formelzeichen ist I, die Einheit ist Candela (cd). Eine Lichtstärke von 1.000 Candela bedeutet, dass in dieser Richtung 1.000 Lumen je Steradiant abgestrahlt werden. Die Lichtstärke ist eine der sieben SI-Basisgrößen.
Was sagt die Lichtstärke über eine Leuchte aus?
Die Lichtstärke beantwortet die Frage, wohin das Licht geht. Zwei Leuchten mit 20.000 Lumen können völlig unterschiedliche Lichtstärken haben: Ein Flutlichtstrahler mit engem Lichtkegel konzentriert den Lichtstrom auf wenige Richtungen und erreicht dort Werte von mehreren zehntausend Candela. Ein breit strahlender Hallenstrahler verteilt dieselben Lumen auf viele Richtungen und kommt in der Hauptrichtung nur auf einige tausend Candela.
- Formelzeichen I in Candela Die Lichtstärke wird mit I bezeichnet und in Candela angegeben. Sie gilt immer für eine bestimmte Richtung.
- Bedeutung Lichtstrom je Raumwinkel Sie beschreibt, wie dicht das Licht in eine Richtung gebündelt ist. Enge Optiken ergeben hohe, breite Optiken niedrige Werte.
- Nutzen Grundlage der Lichtberechnung Aus der Lichtstärke in allen Richtungen berechnet die Planungssoftware die Beleuchtungsstärke an jedem Punkt der Fläche.
Für die Praxis ist die Lichtstärke deshalb wichtiger als der reine Lichtstrom. Sie entscheidet, ob eine Leuchte aus zwölf Metern Höhe noch genug Licht auf den Boden bringt, ob ein Spielfeld vom Rand aus gleichmäßig ausgeleuchtet wird und ob eine Leuchte blendet, wenn man sie aus einer flachen Richtung ansieht.
Wie hängen Lichtstärke, Lichtstrom und Beleuchtungsstärke zusammen?
Die drei Größen bauen aufeinander auf. Der Lichtstrom in Lumen ist die gesamte Lichtmenge der Leuchte. Die Lichtstärke in Candela ist der Anteil davon, der in eine bestimmte Richtung geht. Die Beleuchtungsstärke in Lux ist schließlich das, was aus dieser Richtung in einem bestimmten Abstand auf einer Fläche ankommt.
Die drei Größen und ihre Rolle in der Lichtplanung:
| Größe | Einheit | Was sie beschreibt |
|---|---|---|
| Lichtstrom Φ | Lumen (lm) | Gesamte Lichtmenge der Leuchte in alle Richtungen |
| Lichtstärke I | Candela (cd) | Lichtmenge je Richtung, also die Bündelung des Lichts |
| Beleuchtungsstärke E | Lux (lx) | Licht, das auf einem Quadratmeter Fläche ankommt |
| Leuchtdichte L | cd/m² | Helligkeitseindruck einer leuchtenden oder beleuchteten Fläche |
Eine Leuchte hat einen Lichtstrom, aber unendlich viele Lichtstärken, eine je Richtung. Zusammen bilden sie die Lichtstärkeverteilung.
Der Zusammenhang zwischen Lichtstärke und Beleuchtungsstärke folgt dem photometrischen Entfernungsgesetz: Die Beleuchtungsstärke ist die Lichtstärke geteilt durch das Quadrat des Abstands. Eine Leuchte mit 10.000 Candela in Richtung Boden erzeugt in fünf Metern Höhe 400 Lux, in zehn Metern nur noch 100 Lux. Doppelter Abstand bedeutet ein Viertel der Beleuchtungsstärke. Genau deshalb brauchen hohe Hallen Leuchten mit hoher Lichtstärke nach unten.
Wie wird die Lichtstärke berechnet?
Die Grundformel lautet: Lichtstärke gleich Lichtstrom geteilt durch Raumwinkel. Der Raumwinkel wird in Steradiant angegeben, die volle Kugel hat 4π, also rund 12,57 Steradiant. Eine Lichtquelle, die 12.570 Lumen gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt, hätte in jeder Richtung 1.000 Candela. Reale Leuchten strahlen nie gleichmäßig in alle Richtungen, deshalb ist die Rechnung nur für die Hauptrichtung einer Optik brauchbar.
Rechnerische mittlere Lichtstärke bei 10.000 Lumen Lichtstrom und gleichmäßiger Verteilung im Lichtkegel:
| Abstrahlwinkel | Raumwinkel | Mittlere Lichtstärke |
|---|---|---|
| 15 Grad (eng, Flutlicht) | rund 0,05 sr | rund 185.000 cd |
| 30 Grad | rund 0,21 sr | rund 46.000 cd |
| 60 Grad | rund 0,84 sr | rund 11.900 cd |
| 90 Grad | rund 1,84 sr | rund 5.400 cd |
| 120 Grad (breit, Hallenstrahler) | rund 3,14 sr | rund 3.200 cd |
Die Werte zeigen, warum enge Optiken bei gleichem Lichtstrom sehr hohe Lichtstärken erreichen. In der Praxis liefert die LDT-Datei die genauen Werte je Richtung.
In der Lichtplanung rechnet niemand diese Werte von Hand. Die Lichtstärke in allen Richtungen steckt in der LDT-Datei der Leuchte, die der Hersteller aus der Goniophotometer-Messung erzeugt. Programme wie Relux und DIALux berechnen daraus die Beleuchtungsstärke an jedem Punkt der Fläche.
Was zeigt die Lichtstärkeverteilung einer Leuchte?
Die Lichtstärke ändert sich mit der Richtung. Trägt man sie für alle Winkel in ein Diagramm ein, entsteht die Lichtstärkeverteilungskurve, kurz LVK. Sie ist so etwas wie der Fingerabdruck einer Leuchte: Eine schmale Keule steht für eng bündelndes Licht, eine breite Kurve für gleichmäßige Flächenbeleuchtung, eine schräge Kurve für asymmetrische Lichtverteilung.
- Eng bündelnd Flutlicht auf hohen Masten Hohe Lichtstärke in einer schmalen Richtung. Nötig, wenn Licht aus 15 bis 25 Metern Höhe auf ein Spielfeld gebracht werden soll.
- Breit strahlend Hallen mit niedriger Decke Niedrigere Lichtstärke, dafür in viele Richtungen. Ergibt gleichmäßiges Licht bei geringen Montagehöhen und engem Leuchtenraster.
- Asymmetrisch Licht vom Rand aus Die Hauptrichtung ist zur Seite geneigt. Spielfelder, Fassaden und Parkplätze lassen sich so ohne Masten in der Fläche beleuchten.
Welche Verteilung passt, hängt von Montagehöhe, Fläche und Leuchtenabstand ab. Ein Abstrahlwinkel von 60 Grad ist in einer zwölf Meter hohen Halle sinnvoll, in einer fünf Meter hohen Halle würde er helle Flecken und dunkle Zonen erzeugen. Deshalb bieten wir viele LED Hallenstrahler und LED Flutlichtstrahler mit mehreren Abstrahlwinkeln an.
Was unterscheidet Lichtstärke und Candela?
Beide Begriffe werden oft synonym verwendet, meinen aber Unterschiedliches: Die Lichtstärke ist die physikalische Größe, Candela ist ihre Einheit. Es verhält sich wie bei Länge und Meter. Im Alltag sagt man „die Leuchte hat 50.000 Candela“ und meint damit die maximale Lichtstärke in der Hauptrichtung.
Auf Datenblättern findet sich die Lichtstärke selten als einzelne Zahl, weil sie ohne Richtungsangabe wenig aussagt. Üblich sind die Angabe der maximalen Lichtstärke, die Lichtstärkeverteilungskurve als Diagramm und der Abstrahlwinkel, der angibt, bei welchem Winkel die Lichtstärke auf die Hälfte des Maximalwerts gefallen ist.
Welche Rolle spielt die Lichtstärke bei Blendung?
Die Lichtstärke in flachen Richtungen, also zwischen 60 und 90 Grad zur Senkrechten, entscheidet darüber, wie stark eine Leuchte blendet. Leuchten für Büros und Sporthallen werden deshalb so konstruiert, dass die Lichtstärke in diesen Winkeln begrenzt ist. In der Bewertung der Blendung nach UGR fließen genau diese Werte zusammen mit der Leuchtdichte der Leuchte ein.
Bei Flutlichtanlagen gilt das Gleiche für die Umgebung: Hohe Lichtstärken in Richtung angrenzender Grundstücke verursachen Lichtimmissionen. Eine passende Lichtstärkeverteilung mit scharfer Begrenzung nach oben und zur Seite ist deshalb der wirksamste Schutz gegen Beschwerden der Nachbarn.
Häufige Fragen zur Lichtstärke
Was ist die Lichtstärke?
Die Lichtstärke ist der Lichtstrom, den eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung abgibt, bezogen auf den Raumwinkel. Sie beschreibt, wie stark das Licht gebündelt ist, und wird in Candela angegeben.
Welche Einheit hat die Lichtstärke?
Die Einheit der Lichtstärke ist Candela, abgekürzt cd. Das Formelzeichen ist I. Eine Candela entspricht einem Lumen je Steradiant.
Was ist der Unterschied zwischen Lichtstärke und Lichtstrom?
Der Lichtstrom in Lumen ist die gesamte Lichtmenge einer Leuchte in alle Richtungen. Die Lichtstärke in Candela ist der Anteil, der in eine bestimmte Richtung geht. Derselbe Lichtstrom ergibt bei enger Optik hohe und bei breiter Optik niedrige Lichtstärken.
Was ist der Unterschied zwischen Lichtstärke und Beleuchtungsstärke?
Die Lichtstärke gehört zur Leuchte und beschreibt das Licht in eine Richtung. Die Beleuchtungsstärke in Lux gehört zur Fläche und beschreibt, wie viel Licht dort ankommt. Sie ergibt sich aus Lichtstärke und Abstand.
Wie berechnet man die Lichtstärke?
Lichtstärke gleich Lichtstrom geteilt durch Raumwinkel in Steradiant. Für die Beleuchtungsstärke gilt: Lux gleich Candela geteilt durch das Quadrat des Abstands in Metern. 10.000 Candela ergeben in fünf Metern Abstand 400 Lux.
Welche Lichtstärke hat ein LED Flutlichtstrahler?
Das hängt von Lichtstrom und Optik ab. Flutlichtstrahler mit engen Optiken erreichen in der Hauptrichtung Lichtstärken von 50.000 bis über 200.000 Candela. Die genauen Werte stehen in der Lichtstärkeverteilungskurve des Datenblatts.
Was ist eine Lichtstärkeverteilungskurve?
Ein Diagramm, das die Lichtstärke einer Leuchte für alle Abstrahlrichtungen zeigt. Es ist die Grundlage jeder Lichtberechnung und zeigt auf einen Blick, ob eine Leuchte eng, breit oder asymmetrisch strahlt.
Warum ist die Lichtstärke für Blendung wichtig?
Weil Blendung vor allem durch hohe Lichtstärken in flachen Blickrichtungen entsteht. Leuchten mit begrenzter Lichtstärke zwischen 60 und 90 Grad blenden weniger und erreichen niedrigere UGR-Werte.
Weiterführende Inhalte zur Lichtstärke
Lichtstärke in der Praxis
Wie Lichtstärkeverteilungen bei hohen Masten eingesetzt werden, zeigt unsere Seite zur LED Sportplatzbeleuchtung.
Umgesetzte Anlagen in Industrie, Gewerbe und Sport finden Sie in unseren LED Projektberichten und Referenzen. Grundlagen zu Technik, Normen und Lichtplanung erklärt unser LED Ratgeber, alle Leuchten finden Sie im Online-Shop für professionelle LED Beleuchtung.
