Angepinnt Licht: Begriffe und Erklärungen


    • Rupert
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    • Licht: Begriffe und Erklärungen

      Hallo zusammen,

      ich habe hier einige wichtige Fachbegriffe zum Thema Lichttechnik zusammengetragen.

      Zuerst, was ist Licht?
      - Licht ist ein Bereich der elektromagnetischen Strahlung, den wir sehen können.

      Lichtstrom:

      Der Lichtstrom ɸ [lm] ist ein Maß für die Lichtleistung eines Leuchtmittels (Glühlampe, Leuchtstoffröhre, LED usw.)
      Dieser beschreibt die abgegebene Leistung des Leuchtmittels in alle Richtungen des sichtbaren Bereiches.
      Pauschal gesagt, je höher der Lichtstrom desto heller wirkt das Licht.

      Formelzeichen: ɸ = Phi in Lumen

      Beleuchtungsstärke:

      Die Beleuchtungsstärke E [lx] ist definiert nach dem Lichtstrom durch die Fläche (lm/m2).

      1 lx = 1lm/m2

      Einige Beispiele:
      Sonne im Sommer = 70 000 lx
      Sonne im Winter = 5 500 lx
      Vollmond = 0,25 lx
      Tageslicht bei bedecktem Himmel = 1 000 – 2 000 lx

      (lx = Lux)

      Spektralfarben:

      Licht hat einen Wellenlängenbereich von ca. 380 nm - 780 nm (1 nm = 10-9 m).
      Unter 380 nm kommen wir in den Bereich der UV-Strahlung (Ultraviolett) und über 780 nm in den Bereich der IR-Strahlung (Infrarot).
      Sehen kann man die Spektralfarben z.B. bei einem Regenbogen oder auch durch ein Prisma.
      Wellenbereiche: rot = ca. 700 nm, grün= ca. 546 nm und blau= ca. 435 nm.


      Quelle: Gemeinfrei

      Warum sind denn nun unsere Pflanzen grün?
      Ganz einfach, der grüne Farbstoff Chlorophyll (chlōrós – hellgrün, frisch und phýllon – Blatt) in den Blättern reflektiert den grünen Wellenbereich des Lichtes und erscheinen daher grün.
      Bei roten Pflanzen überwiegt der Anteil an Carotinoide und daher erscheinen diese rot.


      Farbtemperatur:


      Die Farbtemperatur, die bei Leuchtmitteln angegeben wird, ist wie folgt definiert:
      Erhitzt man einen schwarzen Körper so sendet dieser Strahlung aus, diese wird ab ca. 600°C sichtbar.
      Einige Beispiele sind hellrot bei ca. 850°C, gelb bei ca. 1000°C und weiß bei ca. 1300°C.

      1000°C = 1273.15 K

      Bei Leuchtmitteln im Handel wird dieser Wert dann in Kelvin (K) angegeben z.B.:
      Für Süßwasser „Sun Glow“ mit z.B. 4400 K oder für Meerwasser „Marine White“ mit 14.000 K.
      Diese Bezeichnungen und Werte sind aber von Produzent zu Produzent unterschiedlich.

      Lichtausbeute:

      Die Lichtausbeute, auch der indirekte Wirkungsgrad genannt, ist der Lichtstrom pro eingesetzter elektrischer Leistung (P= U*I). Angegeben wird die Lichtausbeute in [lm/W].

      Formelzeichen:

      P= Elektrische Leistung [W] Watt
      U= Spannung [V] Volt
      I= Strom [A] Ampère

      Farbwiedergabeindex (Ra oder CRI = Colour Rendering Index)

      Der Farbwiedergabeindex beschreibt die Qualität der Farbwiedergabe eines Leuchtmittels.
      Gibt ein Leuchtmittel alle Wellenbereiche des Lichtes ab so ist eine hohe Farbwiedergabe gewährleistet.
      Der Index reicht von 20-100.
      Bei Sonnenlicht (100) ist dies der Fall, die Farben werden natürlich wieder gegeben.

      Leuchtmittel für die Aquaristik sollten daher einen sehr hohen Index besitzen.

      Einige Beispiele (Wikipedia entnommen):

      Glühlampe bis 100
      Leuchtstofflampe, weiß de Luxe 85…100
      Leuchtstofflampe, weiß 70…84
      LED, weiß 70…95
      Leuchtstofflampe 50…90
      Halogen-Metalldampflampe 60…95
      Natriumdampf-Hochdrucklampe, warmweiß 80…85
      Quecksilberdampf-Hochdrucklampe 45
      Natriumdampf-Hochdrucklampe, Standard 18…30

      Oft taucht auf Leuchtmitteln folgende Bezeichnung auf z.B: 846.
      Dies beschreibt zum einen den Farbwiedergabeindex und die Farbtemperatur:

      8= Farbwiedergabeindex > 80; 46 = Farbtemperatur von 4600K

      Lichtverteilunskurve

      Um die Eigenschaften einer Strahlungsquelle zu beschreiben werden im Umfeld eines Leuchtmittels die unterschiedlichen Lichtstärken gemessen.
      Durch diese Messergebnisse lassen sich dann sog. Lichtverteilungskurven (LVKs) erstellen.
      Im Idealfall strahlt ein Leuchtmittel in alle Richtungen gleichmäßig.
      Aufgrund der Bauform ist dies natürlich nicht immer gewährleiste, außerdem soll das Leuchtmittel für den jeweiligen Zweck geeignet sein.
      Daher macht es durchaus Sinn in einem Aquarium eine Beleuchtung mit Reflektor zu betreiben, da man das Licht nur im Aquarium haben möchte.

      Beispiel 1

      Lichtberechnungstool

      Da die Angabe W/l viele weitere Aspekte, wie z.B. Beckenhöhe, Beckenfläche, Reflektor, etc. eines Beckens nicht berücksichtigen, ist dies Angabe recht uneindeutig.

      Viel mehr wird heute mit den Werten PUR und PAR gearbeitet.

      Mit dem folgenden Onlinetool könnt ihr diese Werte ermitteln.

      Onlinetool: defblog.se/LightCalculator/

      Ein PAR-Wert ab ca. 120 µmol/s/m2 gilt laut Flowgrown als ausreichend.
      Leider sind die Artikel in Netz recht rar gesät, um die genauen Grundlagen für die Berechnung nachzuvollziehen.

      Dieser Thread wird demnächst erweitert.
      Solltet ihr weitere Ideen zu diesem Thema haben, immer her damit. :grinz:

      Gruß Micha

      Quellen:
      Hering et al., Physik für Ingenieure 8. Auflage, Heidelberg u. Berlin: Springer, 2002
      Prof. Dr.-Ing. H. Kopp , Skript Lichttechnik, Hannover, 2007
      Bilder
      • Rechteckspektrum_sRGB.jpg

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    • Hallo Rupert,

      sehr guter Einstieg ins Thema.

      Für mich wäre in diesem Zusammenhang noch der gern genommene "Beleuchtungswert" W/l (Watt pro Liter) interessant - angegeben bei Lichthungrigen Becken bzw. Pflanzen.

      Denn mir scheint, das grade in Bezug auf die Lichtausbeute diese Angabe oben nicht grade sehr sinnvoll erscheint, da ja bei unterschiedlich qualitativen Leuchtmitteln die Lichtausbeute abweichen kann, wobei der Wert W/l der selbe bleiben sollte.

      Bsp. Habe über meinem Becken 4 T5 Leuchröhren a 54W:
      u.a.
      1x LF840 4450lm
      1x LF860 4100lm

      Das diese Röhren unterschiedliche Lichtausbeuten vorweisen kann sich nun jeder selbst ausrechnen, es bleibt aber beim selben Wert W/l...


      Wäre also nett wenn du (oder jmd. anderes) darauf nochmal näher eingehen könnte.
      Ich werde auch mal meine Formelwerke durchstöbern....
    • Hallo LeonOli,

      ich meine mal gelesen zu haben, daß ein Wert von 0,5W/Liter als Richtwert anzusehen ist.
      Wie dieser Wert zustande kommt weiß ich allerdings nicht.
      Ich denke dieser Wert gilt für ein ganz "normales" Süßwasseraquarium.
      Wie dieser Wert dann für Meerwasser oder auch sehr lichthungrige Pflanzen aussehen soll kann ich leider nicht beurteilen.

      Vielleicht hat da jemand eine Idee.

      Gruß Micha
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    • Hallo zusammen,

      nach ein wenig lesen bin ich auf diese interessante Grafik gestoßen (Nachbau):



      Es ist die sog. Pflanzenspektralkurve (qualitativ), die Dr. O. Elgersma in den 80er Jahren durch ein Reihe von Versuchen an höher entwickelten Pflanzen erstellte.

      Wie man an der Kurve gut sehen kann, nutzen also höhere Pflanzen nahezu das komplette Spektrum des Tageslichtes zum Existieren.
      Ferner wird dieser Bereich auch als "photosynthetisch aktive Strahlung" (PAR: Photosynthetically Active Radiation) bezeichnet.
      Der genaue Bereich wurde von 400nm bis 700nm festgelegt. (Quelle: McCree, 1972a;Ross, 1981; Brunner, 1994; Hanan und Bégué, 1995).

      Gruß Micha
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      • pflanzenspek.kurve.jpg

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    • Hallo!

      Diese ganze W/l Angaben halte ich personlich für Mumpitz, da in keinster Weise die Art der Beleuchtung und die Lichtfarbe (und damit auch die Lichtausbeute) berücksichtigt wird.

      Auf Fragen nach der richtigen Beleuchtung werden immer die gleichen Antworten gegeben. Nur warum es entweder zu wenig oder zu viel Licht ist, konnte keiner richtig beantworten (zumindest nicht zu meiner Zufriedenstellung).

      Dann bin ich über PUR und PAR gestoßen. Schon hatte ich etwas handfestes, woran ich mich richten konnte.

      Dieses Thema hatte ich hier mal kurz angerissen, bzw. die entspr. Links dazu eingefügt.
      Daher meine ich, daß diese Begriffe auch noch aufgeführt werden sollten.

      -Thomas
    • Hallo Thomas,

      ich werde die Begriffe bei Gelegenheit mit aufnehmen.
      Im Lexikon sind sie schon eingetragen.
      PAR stand ja schon in gewisser Weise unter Pflanzenspektralkurve mit drin. Habe es noch etwas erweitert, bzw. es kommt noch etwas dazu.

      Gruß Micha
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