Lichtstärke (Candela)

Was ist Candela?

Candela ist das lateinische Wort für Kerze und seit 1948 die offizielle Basiseinheit für die Lichtstärke. Bis dahin wurde die Lichtstärke in Neue Kerze angegeben. Daher rührt die heutige Bezeichnung. Einen inhaltlichen Zusammenhang zur multiethnischen Musikband Culcha Candela besteht nicht. Die Namensverwandtschaft scheint eher zufällig zu sein.

Was ist die Einheit der Lichtstärke?

Die offizielle Einheit der Lichtstärke ist Candela. Sie ist seit Mitte des 20. Jahrhunderts als Basisgröße Bestandteil des Internationalen Einheitensystems SI. Der Begriff stammt aus der Photometrie. Die Lichtstärke einer Lichtquelle beschreibt den Lichtstrom in Lumen (Beleuchtungsstärke), der in eine bestimmte Richtung in die Umgebung abgestrahlt wird. Candela ist eine photometrische Größe und wird bei Wertangaben und Berechnungen mit cd. Eine Lampe oder Leuchte kann ihr Licht nie in alle Richtungen gleichförmig ausstrahlen. Allein die Form und Konstruktion der Lichtquellen im Allgemeinen verhindern das. Zusätzlich beeinflusst der Raumwinkel die Lichtstärke. Die senkrechte Abstrahlung des Lichts ist zwar vergleichsweise gleichmäßig, allerdings ist der Winkel in der waagerechten Ebene limitiert. Zur grafischen Darstellung dieses Verhaltens eignen sich sogenannte Lichtstärkeverteilungskurven.

Definition von Candela

Candela (cd) ist die Maßeinheit für die Beschreibung des Lichtstroms, der von einer Lichtquelle in eine gewisse Richtung ausgestrahlt wird. Da eine Lichtquelle ihr Licht nicht nach allen Richtungen gleich ausstrahlt, ist eine weitere Maßeinheit zu Lumen notwendig. Lumen (lm) beschreibt nämlich nur den ausgesendeten Lichtstrom und berücksichtigt dabei keinerlei Abstrahl- oder Raumwinkel. Beide Einheiten haben allerdings gemein, dass sie Sendegrößen, die den Eindruck der Lichtstrahlung im Auge beschreiben. Die Maßeinheit Candela gibt folglich an, wie intensiv das Licht vom menschlichen Auge empfunden wird. Die offizielle Definition laut 16. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) aus dem Jahre 1979 lautet: „Die Candela ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle, die monochromatische Strahlung der Frequenz 540 · 1012 Hertz aussendet und deren Strahlstärke in dieser Richtung 1/683 Watt durch Steradiant beträgt.“ Seit dem 20. Mai 2019 gilt allerdings folgende Definition als offiziell: “Die Candela, Einheitenzeichen cd, ist die SI-Einheit der Lichtstärke in einer bestimmten Richtung. Sie ist definiert, indem für das photometrische Strahlungsäquivalent Kcd der monochromatischen Strahlung der Frequenz 540 × 1012 Hz der Zahlenwert 683 festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit lm W–1, die gleich cd sr W–1 oder cd sr kg–1 m–2 s3 ist, wobei das Kilogramm, der Meter und die Sekunde mittels h, c und ΔνCs definiert sind.”

Wie wird Candela gemessen?

Die Ermittlung der Lichtstärke in Candela kann in Kombination mit dem photometrischen Entfernungsgesetz über die Messung der Beleuchtungsstärke erfolgen. Deren Darstellung erfolgt oft mithilfe von Lichtstärkeverteilungskurven. Die Lichtstärkeverteilungskurven dienen zur zweifelsfreien Darstellung der Richtung sowie der Intensität des Lichtes von Lampen und Leuchtmitteln im generellen. Dabei nehmen die verschiedenen Bauarten der Leuchten entscheidenden Einfluss auf die Lichtstärke.

Wie viel ist ein Candela?

Ein Candela einer Lichtquelle ist, wenn ihre Beleuchtungsstärke mit einer Entfernung von einem Meter 1 Lux beträgt. Lx und cd sind in der Konsequenz voneinander abhängig.

Wie viel Candela hat die Sonne?

Die Sonne hat 3,13 Quintilliarden Candela. Ausgehend von einer durchschnittlichen Entfernung der Erde zur Sonne von 149,4 Millionen Kilometern und einer Beleuchtungsstärke von 140 Kilolux ergibt sich dieser Wert. Der angegebene Wert der Beleuchtungsstärke bezieht sich auf außerhalb der Atmosphäre. Die genaue Formel zur Berechnung lautet: (149,5 * 10^9 m)^2 * 140 * 10^3 lx = 3,13 * 10^33 cd ~ 3.130.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 cd

Wie viel Candela hat eine Glühbirne?

Eine handelsübliche 60 Watt Glühbirne hat etwa 58 Candela (cd) und eine 100 Watt Glühlampe eine Lichtstärke von ca. 110 cd. Leuchtstofflampen mit 40 Watt erreichen ca. 180 cd. Werte für die Lichtstärke sind in der Regel bei gebündelt strahlenden Lichtquellen zu finden. Dazu gehören Halogen-Reflektorlampen und LED Lampen. Gemeinsam mit der Lichtstärke ist häufig ein Öffnungswinkel vermerkt. Dieser beschreibt die Größe des Lichtkegelwinkels, an dessen Rand die Lichtstärke nurmehr die 50 Prozent aufweist. Weitere Beispiel für Leuchtstärken sind:

• Fahrradlampe 5 Watt ohne Reflektor: 2,5 cd
• Fahrradlampe 5 Watt mit Reflektor: 250 cd
• Reflektor Glühlampe 120 Watt: 10.000 cd

Neben den Angaben zur Candela (Lichtstärke), Lux (Beleuchtungsstärke) und Lumen (Lichtstrom) befinden sich häufig weitere Informationen auf den Leuchtmitteln beziehungsweise ihren Verpackungen. Eine davon ist das GS-Zeichen. GS steht für geprüfte Sicherheit. Die Verwendung des Zeichens ist freiwillig. Allerdings müssen die festgelegten Anforderungen erfüllt sein, wenn das Zeichen auf dem Leuchtmittel vermerkt werden soll. Regelmäßige Prüfungen gewährleisten die Rechtmäßigkeit des Zeichens.

Formeln für die Berechnung von Candela

Lichtstärke ist eine Sendegröße, die von der Abstrahlrichtung abhängig ist. Für die Berechnung in Candela ist zu wissen, dass sie die Lichtstärke aus dem Lichtstrom bezogen auf den Raumwinkel ergibt. Befinden sich beispielsweise drei Leuchtmittel mit identer Helligkeit, jedoch unterschiedlichem Abstrahlwinkel im Raum, verteilt sich das Licht beziehungsweise der Lichtstrom divergent im Raum. Die Leuchte mit dem größten Abstrahlwinkel erzielt dabei den niedrigsten Candela Wert. Die Formel zur Berechnung der Lichtstärke in Candela lautet: Lichtstärke (in cd) = Lichtstrom (in lm) / Raumwinkel (sr) beziehungsweise I = Φ : Ω

Candela - Lux

Lux ist die physikalische Einheit der Beleuchtungsstärke und stellt eine Empfangsgröße dar. Hingegen ist Candela eine Sendegröße. Der Lux-Wert beschreibt die Menge des Lichtstroms, der auf eine bestimmte Fläche trifft und diese gleichmäßig ausleuchtet. Die Fläche bildet sich aus dem Abstrahlwinkel und der Entfernung zur Lichtquelle. Beleuchtungsstärke (E, gemessen in Lux) = Lichtstärke (I, gemessen in Candela) geteilt durch Radius² oder Abstand² In Kurzform bedeutet das: E = I/r²

Candela - Lumen

Anhand der Candela Formel Lichtstärke = Lichtstrom geteilt durch Raumwinkel sind die Abhängigkeiten der einzelnen Parameter gut zu erkennen. Folglich kann die Formel umgestellt werden, um nun von dem cd-Wert auf den lx-Wert beziehungsweise den Lichtstrom zu schließen. Die Umstellung sieht wie folgt aus: Lichtstrom (in lm) = Lichtstärke (in cd) ⋅ Raumwinkel (sr) oder in Kurzform: Φ = I ⋅ Ω