Licht und Lichtschutz im Museum


Lichttechnische Begriffe und Einheiten

Begriff Einheit Definition
Aberration Unschärfebildung auf der Netzhaut durch nicht zentrisch einfallendes Licht (sphärische A.) sowie Abhängigkeit der Brechkraft von der Wellenlänge (chromatische A.). Aufgrund der chromatischen Aberration können z.B. rote und blaue Gegenstände nicht gleichzeitig scharf gesehen werden.
Beleuchtungsstärke E lx (Lux) Lichtstrom pro Flächeneinheit; Einheit: Lux (lx) 1 lm/m2 = 1 lx. Die Beleuchtungsstärke gibt an, wie hell die Gegenstände beleuchtet sind. Ob die Lichtmenge ausreicht, damit wir den Gegenstand gut erkennen können, hängt allerdings nicht von der Beleuchtungsstärke sondern von der Leuchtdichte ab, also von der Lichtmenge, die der Gegenstand zu den Augen zurückwirft.
Die Beleuchtungsstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung zur Lichtquelle ab (doppelte Entfernung: 4fach geringere Beleuchtungsstärke. Die Beleuchtungsstärke von Tageslicht (mittags) schwankt zwischen 100 000 lx an einem schönen Sommertag und 400 lx an einem trüben Wintertag.
Belichtung H lxh/m2 Produkt aus Beleuchtungsstärke und Zeit:, Luxstunden pro m2
Bestrahlung He Wh/m2 Produkt aus Bestrahlungsstärke und Zeit
Bestrahlungsstärke Ee W/m2 Strahlungsleistung pro Flächeneinheit:
Candela: I Cd Maß für die von einer Lichtquelle in eine bestimmte Richtung abgestrahlte Lichtstromdichte.1 cd liegt vor, wenn in 1 m Entfernung von einer Lichtquelle die Beleuchtungsstärke 1 lx gemessen wird. (Genaue Definition ist kompliziert)
Farbtemperatur °K Charakterisiert die Lichtfarbe im Vergleich mit dem Spektrum eines Schwarzen Strahlers (s.u.) bei entsprechender Temperatur. Wird diese für eine Lichtquelle beispielsweise mit <3300 K angegeben, so charakterisiert man damit das Licht als warmweiß, bei 3300 - 5000 K als neutralweiß und bei >5000 K als tageslichtweiß. 
Farbwiedergabe Ra-Wert Die Farbwiedergabe von Lampen wurde erst mit dem Aufkommen von Leuchtstofflampen und Entladungslampen zum Problem. Da in deren Lichtspektrum bestimmte Wellenlängen fehlen und andere überrepräsentiert sind, konnten manche Farben mit diesen Lampen nicht mehr richtig erkannt werden. 

Die Farbwiedergabeeigenschaft einer Lampe beschreibt wie natürlich die Farben unserer Umwelt unter deren Licht erscheinen. Zur Ermittlung des Ra-Wert wurden 8, manchmal 14 Testfarben ausgewählt, die jeweils mit der Lampe und einem Bezugslicht (Temperaturstrahler gleicher Farbtemperatur) beleuchtet werden. Je geringer die Farbabweichungen, desto besser ist die Farbwiedergabe. Der Index für die beste Farbwiedergabe beträgt 100.  Nach DIN 5035 werden 6 Farbwiedergabestufen angegeben (nach Katalog Philips):

Stufe  Ra-Wert (Mittelwert über die 8 Testfarben) Empfehlung nach DIN
1A >90 Museen
1B 80 - 90 Museen
2A 70 - 80
2B 60 - 70
3 40 - 60
4 20 - 40
Fluoreszenz Ein Material absorbiert kurzwelliges Licht (z.B. UV) und emittiert diese Energie sofort wieder als längerwelliges (z.B. sichtbares) Licht. Schwarzlicht in Discos erzeugt Fluoreszenz der Weißmacher weißer T-shirts .
Interferenz Überlagerungserscheinungen zweier oder mehrerer Wellen, die zur Verstärkung oder Abschwächung von Wellen führen. Interferenzfilter bestehen aus dünnen Schichten, die abhängig von Dicke bzw. Auftreffwinkel des Lichtstrahls einen Wellenlängenbereich auslöschen können.  Abbildungen siehe www.intl-light.com
Kelvin °K Temperatureinheit, ausgehend vom absoluten Nullpunkt (-273°C). Zieht man daher 273° ab, werden aus Kelvingraden Celsiusgrade. Die Farbtemperatur von Temperaturstrahlern wird in Kelvin angegeben.
Leuchtdichte L cd/m2 Für den Helligkeitseindruck maßgebliche Größe, definiert als Lichtstärke pro Flächeneinheit (Candela/m2). Sie ist die Größe, die entscheidet, ob eine Fläche uns hell oder dunkel erscheint. Die Leuchtdichte hängt nicht allein von der Beleuchtungsstärke und dem Einstrahlwinkel des Lichts ab sondern auch vom Reflexionsgrad der Fläche (ob die Fläche schwarz oder weiß ist). Ein dunkles Gemälde benötigt daher stärkere Beleuchtung, damit wir es gut erkennen können.  
Lichtausbeute lm/W Verhältnis von Lichtstrom zur Lampenleistung, Lumen pro Watt. Die Lichtausbeute ist ein Maß für die Wirtschaftlichkeit einer Lichtquelle. Der theoretische Maximalwert liegt bei 683 lm/W bei monochromatischer Strahlung der Wellenlänge 555 nm, bei tageslichtähnlichem Licht dagegen nur bei 225 lm/W. Da sich aber nicht die ganze aufgenommene Energie in Licht umwandelt und oft viel Wärme produziert wird, ist die Lichtausbeute oft viel niedriger, von 10 - 15 lm/W bei Glühlampen bis über 100 lm/W für Leuchtstofflampen und Metalldampflampen und bis 135 lm/W bei Schwefellampen.

aus: www.3M.com/lightingproducts
Lichtfarbe °K siehe Farbtemperatur
Lichtstärke I cd
(Candela)
Die Stärke des Lichtstroms, den eine punktförmige Lichtquelle in eine bestimmte Richtung  ausstrahlt, wird als Lichtstärke in Candela angegeben. Sie ist die Lichtleistung, die in einen unendlich kleinen Raumwinkel abgestrahlte Lichtleistung einer Quelle. Eine Weihnachtskerze, die nach allen Richtungen gleichmäßig Licht abstrahlen kann, besitzt eine Lichtstärke von ca. 1 cd. Wird das Licht durch einen Reflektor fokussiert, verkleinert sich der Raumwinkel und nimmt die Lichtstärke damit zu. Genauere Erklärungen siehe www.intl-light.com
Lichtstärkeverteilung Häufig wird die Lichtstärkeverteilung einer Quelle oder einer Leuchte angegeben. So ist die Lichtstärke, die von einer Glühbirne ausgeht, nicht überall gleich, bei Leuchten mit Reflektoren sind sie sehr unterschiedlich  So wird unterschieden zwischen engstrahlenden, tiefstrahlenden, breitstrahlenden (batwing, darklight) oder asymmetrisch strahlenden Leuchten (s. Ris 1992 S. 126). Die Lichtstärkeverteilungskurve ist üblicherweise so normiert, dass sie die Lichtstärke pro 1000 Lumen (cd/klm) angibt.

aus:www.fgl.de
Bei dieser "darklight" Lichtstärkeverteilung ist die Lichtstärke im Zentrum geringer als seitlich. Ein Teil des Lichts wird hier nach hinten abgegeben:
Lichtstrom lumen Von der Strahlungsleistung - nach Bewertung mit der spektralen Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges abgeleitete Größe
Reflexion siehe Reflexion und Entspiegelung
Schwarzer Strahler (Planckscher Strahler) Ein schwarzer Körper, der im gesamten Wellenlängenbereich alle Strahlung vollständig absorbiert. Bei Erhitzung erfolgt je nach Temperatur eine definierte Strahlungsemission. Mithilfe von Schwarzen Strahlern wird z.B. die Farbtemperatur (s.o.) von Leuchtstofflampen bestimmt.
Spektrum Stärke der Strahlung in den einzelnen Wellenlängenbereiche. Man unterscheidet kontinuierliche Spektren, wenn alle Wellenlängen vorhanden sind (z.B. beim Regenbogen) und Linienspektren, wenn nur einzelne Spektrallinien vorhanden sind, z.B. bei Entladungslampen. 
Strahlungsausbeute - Verhältnis von Strahlungsleistung zur Lampenleistung in Watt. Im Unterschied zur Lichtausbeute ist die Strahlungsausbeute nicht für die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges korrigiert.
Strahlungsleistung W Die von der Lichtquelle im charakteristischen Spektralbereich als Strahlung ausgesandte Energie
Strahlungsverteilung Im Unterschied zur Lichtstärkeverteilung ist die Strahlungsverteilung nicht für die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges korrigiert.
Transmissionsgrad % Verhältnis durchgelassenes Licht zum aufgestrahlten Licht, bei Fensterglas ca. 90%, bei farbigen und dunklen Gläsern deutlich niedriger
Totalreflexion Tritt ein Lichtstrahl aus einem optisch dichteren Medium (z.B. Glas) in ein optisch weniger dichtes Medium (Luft), so tritt er nahezu ungehindert aus, wenn er im rechten Winkel auf die Grenzfläche trifft. Je schräger ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche Glas/Luft trifft, umso weniger Licht tritt nach außen und umso mehr Licht wird intern reflektiert. Ab einem kritischen Winkel, in diesem Beispiel 41,8°, tritt Totalreflexion auf, d.h. alles Licht wird an der Grenzfläche reflektiert.

Totalreflexion ist das Grundprinzip von Lichtleitern wie Glasfasern oder Lichtrohren, .

aus:
Vorschaltgerät Für den Betrieb in Gasentladungslampen - z.B. Leuchtstofflampen sind Vorschaltgeräte (VG) erforderlich. Denn nach der Zündung dieser Lampen erfolgt eine lawinenartige Ionisierung der enthaltenen Edelgase oder Metalldämpfe, die zu einem starken Anstieg des Lampenstroms führt. Er würde die Lampe nach kurzer Zeit zerstören. Daher begrenzt ein VG den Lampenstrom (auch beim Betrieb). Zu unterscheiden sind konventionelle (KVG) und verlustarme (VVG) sowie elektronische (EVG) Vorschaltgeräte: EVG gibt es in dimmbarer und nicht dimmbarer Ausführung. Bei Energiesparlampen sind VG im Schraubsockel integriert, ansonsten sind sie Bestandteil der Leuchte (aus www.fgl.de)
Wärmewirkung W/klm Gerade für Vitrinen, wo sich die Wärmemengen aufgrund des "Treibhauseffekts" addieren und es zu Wärmestau kommen kann, ist die Wärmewirkung einer Lichtquelle eine wichtige Größe. Eine Glühlampe gibt z.B. ca. 70W/klm ab, eine Leuchtstoffröhre (ohne Vorschaltgerät) ca. 7W/klm.
Lumen Lichtstrom
Candela Lichtstärke

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