💡 Beleuchtungseinheiten

Lux, Lumen, Candela, Footcandle – von der Kerzenflamme bis zum Operationssaal: Licht physikalisch erklärt.

Licht messen ist komplizierter als es klingt – denn Licht ist sowohl Physik als auch Wahrnehmung. Für Ingenieure zählt die Energie. Für Architekten zählt, wie hell eine Fläche erscheint. Für den Augenarzt zählt, was das menschliche Auge davon tatsächlich wahrnimmt. Deshalb gibt es drei verschiedene Lichteinheiten, die drei verschiedene Aspekte messen.

🔭 Die drei photometrischen Grundgrößen

1. Lichtstärke – Candela (cd)

Wie intensiv strahlt die Lichtquelle in eine bestimmte Richtung?

Eigenschaft der Lichtquelle, richtungsabhängig.

2. Lichtstrom – Lumen (lm)

Wie viel Licht gibt die Quelle insgesamt ab?

Gesamtabstrahlung in alle Richtungen.

3. Beleuchtungsstärke – Lux (lx)

Wie viel Licht kommt auf einer Fläche an?

1 lx = 1 lm/m² – abhängig von Entfernung und Abstrahlwinkel.

🕯️ Wie viel Licht hat eine Kerze?

Eine gewöhnliche Kerze hat eine Lichtstärke von etwa 1 Candela – das ist kein Zufall: Die Candela wurde historisch als Lichtstärke einer standardisierten Kerze definiert. Daher kommt auch der Name (lateinisch: candela = Kerze). 1 Meter vor der Kerze beträgt die Beleuchtungsstärke 1 Lux. 2 Meter entfernt: nur noch 0,25 Lux (Abstandsquadratgesetz: ¼ der Helligkeit bei doppeltem Abstand).

🕯️ Candela – Die älteste Lichteinheit

Symbol: cd

SI-Basiseinheit seit 1948

Definition heute: basierend auf der Wellenlänge 555 nm (grünes Licht)

Warum grün? Das menschliche Auge ist bei 555 nm am empfindlichsten

Geschichte der Kerzenlichtstärke

Im 19. Jahrhundert brauchte die Industrie einen Standard für Gaslampen und später elektrische Glühbirnen. Als Referenz diente die „Internationale Kerze" – eine standardisierte Walöl-Kerze bestimmter Zusammensetzung und Dochtstärke. 1948 wurde die Einheit SI-konform neu definiert. Heute basiert 1 Candela auf exakt 1/683 Watt Strahlungsleistung bei 540 × 10¹² Hz (555 nm Wellenlänge).

Lichtstärken im Vergleich

Kerze: ~1 cd
Standard-Taschenlampe: 10–100 cd
Autoscheinwerfer (Abblendlicht): 700 cd
Bühnenreflektor (Spot): 5.000 cd
Leuchtturm: bis 100.000 cd
Startscheinwerfer am Flughafen: bis 1.000.000 cd
Die Sonne: 3,6 × 10²⁷ cd

💡 Lumen – Der gesamte Lichtstrom

Symbol: lm

1 lm = Lichtstrom einer Lichtquelle mit 1 cd in einen Raumwinkel von 1 sr

Eine Glühbirne 60 W: ~800 lm

Eine LED-Lampe 8 W: ~800 lm

Warum die Verpackung jetzt Lumen zeigt

Früher wurden Glühbirnen in Watt angegeben. Watt misst aber den Stromverbrauch, nicht die Helligkeit. Eine 60-W-Glühbirne verbraucht 60 Watt – davon werden nur 5 % in Licht umgewandelt (55 % Wärme, 40 % Infrarot). Eine moderne LED erreicht dieselben 800 Lumen mit nur 8 Watt – ein Wirkungsgrad von 60 % statt 5 %. Die EU schreibt seit 2010 vor, dass Lichtquellen in Lumen angegeben werden müssen.

📏 Das Abstandsquadratgesetz

Die Beleuchtungsstärke nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab: Doppelter Abstand = ein Viertel der Helligkeit. Dreifacher Abstand = ein Neuntel. Das gilt für punktförmige Lichtquellen wie Glühbirnen oder Sterne. Flächige Lichtquellen (Leuchtstoffröhren, Softboxen) verhalten sich anders – sie leuchten gleichmäßiger auch bei größerem Abstand.

☀️ Lux – Beleuchtungsstärke auf der Fläche

Symbol: lx

1 lx = 1 lm / m²

DIN-Norm Büro (EN 12464): 500 lx am Arbeitsplatz

Mondlicht: 0,25 lx – Sonnenlicht: 100.000 lx

Normen für verschiedene Arbeitsbereiche

Sternloser Himmel: 0,001 lx
Mondlicht (Vollmond): 0,25 lx
Straßenbeleuchtung: 10–30 lx
Treppenhaus (Norm): 100 lx
Büroarbeitsplatz (Norm EN 12464): 500 lx
Zeichnen, Feinarbeit: 1.000 lx
Operationssaal: 10.000–50.000 lx
Bedeckter Himmel: 10.000 lx
Direktes Sonnenlicht: 80.000–100.000 lx

👁️ Das Wunderwerk menschliche Auge

Das Auge passt sich über einen Bereich von 10 Zehnerpotenzen an – von 0,001 lx (sternenloser Himmel) bis 100.000 lx (Mittagssonne). Die Dunkeladaptation dauert 20–30 Minuten (Rhodopsin muss regeneriert werden). Die Helladaptation: wenige Sekunden. Deshalb blendet Gegenverkehr in der Nacht so stark – und deshalb blinzeln wir, wenn wir aus einem dunklen Kino ins Tageslicht treten.

🔌 Lumen vs. Watt – Der Effizienz-Vergleich


Lichtquelle	Lumen	Watt	Effizienz (lm/W)
Glühbirne (alt)	800 lm	60 W	13 lm/W
Halogenlampe	900 lm	50 W	18 lm/W
Energiesparlampe	800 lm	15 W	53 lm/W
Standard-LED	800 lm	8 W	100 lm/W
Premium-LED (2024)	1.000 lm	6 W	167 lm/W
Leuchtstoffröhre	3.000 lm	32 W	94 lm/W

📊 Umrechnungstabelle Beleuchtung


Einheit	In Lux	Bemerkung
1 Lux (lx)	1,000	SI-Einheit, 1 lm/m²
1 Footcandle (fc)	10,764	US-Standard, 1 lm/ft²
1 Phot (ph)	10.000	CGS-Einheit (veraltet)
1 Nox	0,001	Nur für Dämmerlicht (veraltet)
1 mLux	0,001	Sternlicht-Messungen
500 lx	500	Norm-Bürobeleuchtung
50 fc	538	US-Büronorm (~500 lx)