Sichtbares Licht im Alltag Die Grundlagen der Lichtmessung

Autor / Redakteur: Michael Gall * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Um Licht objektiv beurteilen zu können, muss mit geeigneter Hardware die Qualität der Lichtquelle bestimmt werden. Wir stellen Methoden der Lichtmessung vor.

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Parameter des Lichts: Das GL SPECTIS 1.0 Touch ist ein Spektrometer und misst Beleuchtungsstärke, Farbort,Farbtemperatur oder Farbwiedergabeindex
Parameter des Lichts: Das GL SPECTIS 1.0 Touch ist ein Spektrometer und misst Beleuchtungsstärke, Farbort,Farbtemperatur oder Farbwiedergabeindex
( GL Optics)

Betrachtet man die Erde aus dem All dann wird schnell klar, wie intensiv wir Licht nutzen. Unsere Umwelt ist nur dann sichtbar, wenn es von natürlichen Lichtquellen wie die Sonne oder künstlichen wie elektrische Lampen beleuchtet wird. Während seiner Entwicklung hat der Mensch sich verschiedene Lichtquellen zu eigen gemacht: Fackel, Öllampe, Petroleumlampe, Gaslampe, Bogenlampe, Glühlampe, Fluoreszenzlampe, Neonlampe, Quecksilberdampflampe, Halogenlampe und LED-Lampe.

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Wie wichtig Licht für uns Menschen ist

Die künstliche Beleuchtung begleitet uns überall. In einigen Situationen ist sie nur eine Unterstützung für natürliches Licht, in der anderen ersetzt sie es vollständig. Wir verwenden künstliche Lichtquellen nicht nur um besser zu sehen, sondern auch um die Welt um uns herum zu gestalten. Das Licht bestimmt die Art, wie wir Objekte wahrnehmen und beeinflusst unsere Gesundheit und Verfassung.

Bett und Bad: Zu Hause verwenden wir in erster Linie Funktionsbeleuchtung – verschiedene Arten von künstlichen Lichtquellen, die uns einfache, alltägliche Aufgaben ermöglichen. Neben der Funktionsbeleuchtung gibt es auch künstliche Lichtquellen für dekorative Zwecke. Mit der richtigen Beleuchtung kann man die Atmosphäre je nach Bedürfnissen, Gelegenheit oder Tageszeit ändern. Wir brauchen eine Art von Licht am Morgen im Bad und eine weitere am Abend im Schlafzimmer. Eine, wenn wir ein Buch lesen, und eine andere, wenn wir Gäste empfangen. Mit dem künstlichem Licht können wir auch einige einzigartigen Eigenschaften der Einrichtung hervorheben.

Schreibtisch und Stativ: Auch an Orten, wo man sich konzentriert und intensiv denkt und wir im Durchschnitt ein Drittel des Tages verbringen – bei der Arbeit, in der Schule, an der Universität – ist die künstliche Beleuchtung entscheidend. Wohl eingeplante und ausgewählte Lichtquellen verbessern die Konzentrationsfähigkeit, bieten dem Sehsinn die richtigen Voraussetzungen für das richtige Funktionieren und haben positive Auswirkungen auf unsere Verfassung. Nicht zuletzt bestimmt das künstliche Licht in vielen Berufen die korrekte Durchführung besonderer Aufgaben. Der Korrektor braucht das Licht, um den Text zu überprüfen, der Chirurg, um den Patient zu operieren und der Fotograf, um ein gutes Foto zu machen.

Regal und Schaufenster: Eine gute Beleuchtung ist auch wichtig im Einzelhandel. Ob ein Produkt die Aufmerksamkeit des Verbrauchers erregen kann, hängt nicht nur davon ab, wo und wie es ausgestellt ist, sondern auch, wie es beleuchtet ist. Marketing-Experten sagen immer wieder, dass die Verpackung das Produkt verkauft. Das künstliche Licht kann jedoch die Art und Weise völlig verändern, wie unser Auge das Aussehen der Verpackung wahrnimmt. Ungeeignete Beleuchtung kann sogar das beste Design ruinieren. Es gibt auch die Kehrseite der Medaille – geeignete Lichtquellen machen die Verpackung attraktiv für das menschliche Auge, was die Möglichkeit des Kaufs erhöht. Das künstliche Licht beeinflusst auch, wie wir die Produkte sehen, die ohne Verpackung verkauft werden, wie etwa Gemüse, Obst, Brot, Fleisch, Fisch und Käse. Je nach Lichtverhältnissen können uns diese Artikel frisch und appetitlich erscheinen oder auch ganz im Gegenteil.

Straße und Fassade: Auch in Stadtgebiete hat das künstliche Licht eine Rolle zu spielen. Gleich wie die Innenbeleuchtung, kann auch Außenbeleuchtung sowohl für praktische und dekorative Zwecke verwendet werden. Straßenlampen, Autoscheinwerfer oder eine einfache Taschenlampe – in der Praxis erlauben uns solche Lichtquellen den Raum zu „lesen“, sich zu bewegen und bietet Fahrern und Fußgängern Verkehrssicherheit. Künstliches Licht ist auch in der Architektur ein wichtiges Element. Mit der Beleuchtung können wir die Außenseite eines Gebäudes, die Form einer Fontäne oder Brücke und andere architektonische Objekte betonen sowie ausgewählte Details oder die Struktur der verwendeten Materialien hervorheben.

Produktion und Design: Um Farben in der richtigen Weise zu sehen, müssen wir sie mit dem Licht, das alle Farben in ihrer Spektralverteilung enthält, beleuchten. Nur in einer solchen Situation ist unser Gehirn in der Lage, diese Farben zu reproduzieren. Dies ist besonders wichtig in einer Vielzahl von Industrien, wo eine professionelle Bewertung von Farben von verschiedenen Materialien erforderlich ist. Auto-, Textil-, Verpackungs- und Druckindustrie, Industriedesign und Werbung – überall erfordert Farbbewertung das hochwertiges Licht mit spezifischen Parametern. Ein richtiges Colour Management ist nur möglich, wenn es optimale Lichtverhältnisse im gesamten Herstellungsprozess gibt.

Zur gleichen Zeit haben wir es geschafft über die Natur des Lichts zu lernen, ihre Bedeutung für die Wahrnehmung von Objekten durch den Sehsinn zu verstehen, Methoden zu entwickeln und Werkzeuge zu entwicklen, mit denen gemessen und kalibriert werden kann.

Was Licht ist und warum es für uns wichtig ist

Es stellt sich an dieser Stelle vielleicht die Frage: Was ist Licht? Grundsätzlich ist Licht ein Teil der elektromagnetischen Strahlung. Es hat seine eigene spezifische Wellenlänge im Bereich von etwa 380 bis etwa 780 Nanometern und wird in diesem Band als sichtbares Licht bezeichnet, weil es durch das menschliche Auge wahrgenommen werden kann. Es ist erwähnenswert, dass einige Tiere auch andere elektromagnetische Wellen sehen können, die der Mensch ohne spezielle Ausrüstung nicht sieht.

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Neben dem sichtbaren Licht beinhaltet die Gruppe von elektromagnetischen Wellen auch Radio- und Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts hat keinen Einfluss auf seine Geschwindigkeit, die wiederum davon bestimmt wird, wo sich das Licht verbreitet. Im luftleeren Raum beträgt die Geschwindigkeit 300.000 Kilometer pro Sekunde, aber zum Beispiel in Glas rund 200.000 Kilometer pro Stunde.

Mit welchen Methoden Licht gemessen wird

Eine ausreichende Beleuchtung ist in allen Aspekten unseres Lebens wichtig: Wohnung, Arbeit, Handel, Architektur, Verkehr und Industrie – das sind nur einige der Bereiche. Mehr Aufmerksamkeit sollte daher auf die Überwachung der Qualität der hergestellten Lichtquellen und deren Optimierung für bestimmte Anwendungen gegeben werden. Alle Lichtquellen müssen bestimmte Standards erfüllen. Die Einhaltung der Standards wird nur erreicht, wenn die Produktionslinien von Lichtquellen der Präzisionsmessungen und Optimierung unterzogen werden.

Eine der wichtigsten Messmethoden ist die Spektrofotometrie. Mit einer speziellen Ausrüstung ist es möglich verschiedene Parameter zu messen, die wesentlich für die Bewertung des Lichts einer bestimmten Quelle sind. Dazu gehören Lichtstrom, Strahlungsleistung, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke sowie auf die Lichtfarbe bezogene Parameter, wie Farbtemperatur, Farbwiedergabeindex und Normfarbwerte X, Y, Z im CIE Farbraum.

Lichtstrom ist das Maß der wahrgenommenen Lichtstärke. Die SI-Einheit des Lichtstroms ist Lumen (lm). Die Strahlungsleistung ist die Differenz der Energiemenge, die pro Zeitspanne von elektromagnetischen Wellen transportiert wird. Ihre SI-Einheit ist Watt (W). Die Leuchtdichte liefert detaillierte Informationen über die Orts- und Richtungsabhängigkeit des von einer Lichtquelle abgegebenen Lichtstroms. Ihre SI-Einheit ist Candela pro Quadratmeter (cd/m²). Die Leuchtdichte darf nicht mit der Beleuchtungsstärke verwechselt werden, die das Maß für die Lichtstromstärke auf einer bestimmten Fläche ist. Der einzige Parameter, der sich nicht auf die Lichtquelle, sondern auf die Helligkeit der beleuchteten Oberfläche bezieht. Die SI-Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx).

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