Lichttechnische Grundlagen |
| Licht ist Strahlung, die im Auge einen Helligkeitseindruck auslöst. Strahlung
bedeutet die Aussendung und Übertragung von Energie in Form elektromagnetischer Wellen
mit bestimmter Frequenz und Wellenlänge. Elektromagnetische Wellen sind transversale
Schwingungen, d. h. sie schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Geschwindigkeit
(c), mit der sich die Wellen ausbreiten, beträgt für den luftleeren Raum c = 299,792,458
m/sec. Dieser Wert ist die Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum. In Gasen, Flüssigkeiten
und festen Körpern, die für Strahlung durchlässig sind, ist die
Ausbreitungsgeschwindigkeit kleiner; in Luft um 0,03 % geringer als im Vakuum, ein in der
Praxis meist zu vernachlässigender Wert. Die Frequenz, mit der die Strahlung schwingt,
wird in Hertz (Hz) gemessen. Ein Hertz ist eine vollständige Schwingung Wellenberg und
Wellental - pro Sekunde. Die Wellenlänge (l) ist die Entfernung, die die
elektromagnetischen Wellen während einer vollständigen Schwingung zurücklegen. Der
Zusammenhang dieser drei beschriebenen Größen läßt sich darstellen in der Formel:
Wellenlänge = Ausbreitungsgeschwindigkeit / Frequenz |
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| Die meisten physikalischen Erscheinungen, die mit der Ausbreitung der Strahlung zusammenhängen, kann man mit der Theorie der elektromagnetischen Wellen erklären. Wechselwirkungen zwischen Materie und Strahlung werden jedoch mit der Quantentheorie beschrieben. Hiernach wird Energie nur in Elementarmengen von den sogenannten Quanten oder Photonen ausgesendet und absorbiert. Beispiele der Quantentheorie sind photoelektrische, - chemische und -biologische Wirkungen. Die Photonen werden immer als Ganzes ausgesendet Sie sind um so energiereicher je höher die Frequenz und somit je kürzer die Wellenlänge ist. Die Energie errechnet sich aus E = h x r, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist. h = 6,6260755 x 10-34 Js | Die Energie eines Photons ist somit sehr klein; z. B. beträgt sie
Daß blaues Licht somit besser zu sehen bzw. wirkungsvoller für Pflanzen ist, wäre hiernach ein logischer Schluß. Jedoch trifft dieses in beiden Fällen nicht zu, da je nach Wellenlänge unterschiedliche Empfindlichkeiten vorliegen. |
| Optische Strahlungen gehören zu einem kleinen Teil des Spektrums der
elektromagnetischen Wellen von etwa 1 nm bis 1 mm Wellenlänge. Sie umfassen die sichtbare
Strahlung, die im Auge eine Hellempfindung hervorruft und als Licht bezeichnet wird sowie
die nach beiden Seiten des Spektrums anschließenden Strahlungsbereiche.
Nach den kürzeren Wellenlängen ist es die Ultraviolettstrahlung (UV), und in Richtung der längeren Wellenlängen gehört hierzu die InfrarotstrahIung (lR). Die Verhaltensweisen der optischen Strahlung sind weitgehend ähnlich; sie können mit künstlichen Strahlungsquellen erzeugt und mit optischen Bauelementen gelenkt werden. Die optischen Strahlungen werden wie folgt unterteilt, wobei die Grenzen nicht scharf definiert sind und beim Licht auch vom individuellen Sehvermögen des Menschen abhängen: |
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Die UV-C Strahlung hat bakterientötende Wirkung und verursacht Erythem (Rötung der
Haut) und Konjunktivitis (Bindehautentzündung). Strahlung mit kürzeren Wellenlängen als
200 nm bildet Ozon aus Sauerstoff UV-B Strahlung erzeugt Erythem sowie Vitamin D im
Körper. Die UV-A Strahlung bräunt die menschliche Haut, ohne einen Sonnenbrand zu
erzeugen. Sie regt bestimmte Stoffe zur Fluoreszenz an und wird für Scheck- oder
Banknotenanalysen sowie für dekorative Effekte in der Werbung verwendet. Die
InfrarotstrahIung (IR) wird vom Material absorbiert und in Wärme umgewandelt,
insbesondere im kurzwelligen Bereich.
Das Spektrum der sichtbaren Strahlung (Licht) läßt sich in verschiedene Wellenlängenbereiche einteilen, die beim Menschen bestimmte Farbempfindungen hervorrufen:
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| Das menschliche Auge ist für die sichtbare Strahlung, je nach
Wellenlänge, unterschiedlich empfindlich. So wird z. B. bei gleicher Leistung ein
Lichtreiz von 555 nm viel heller empfunden als Lichtreize von 400 nm (violett) oder 700 nm
(rot).
Die CIE hat für das normalsichtige menschliche Auge die spektralen Hellempfindlichkeitsgrade V (l) für das Tagessehen und V'(l) für das Nachtsehen in Abhängigkeit von der Wellenlänge festgelegt. |
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Das weiße Sonnenlicht setzt sich aus elektromagnetischen Wellen
verschiedener Längen zusammen, Führt man ein enges Lichtbündel der Sonnenstrahlen durch
ein Glasprisma, so wird ein farbiges Spektrum sichtbar, das man auch vom Regenbogen her
kennt Bei der Entstehung des Regenbogens bilden die vielen Regentröpfchen in der Luft die
Prismen, durch die die Sonne scheint Jeder Farbe entspricht eine ganz bestimmte
Wellenlänge Das Zusammenwirken aller Lichtwellen ruft den Eindruck weißen Lichts hervor.
Farbige Gegenstände werden nur dann farbgetreu erkannt, wenn im Spektrum der Lichtquelle auch die entsprechenden Farben vorhanden sind. Dies ist z, B, bei der Sonne, den Glühlampen und den Leuchtstofflampen mit guten Farbwiedergabeeigenschaften der Fall. Schickt man jedoch z. B, das Licht einer Niederdruck-Natriumdampflampe durch ein Glasprisma, so tritt nur eine Strahlung mit gelber Farbe aus, da im Spektrum dieser Lichtquelle alle Farben außer gelb fehlen. Sind breite Spektralbereiche mit fließenden Übergängen zwischen den einzelnen Spektralfarben vorhanden, so spricht man von einem kontinuierlichen Spektrum, sind die einzelnen Spektrallinien scharf voneinander getrennt, so handelt es sich um ein Linienspektrum. Auch Kombinationen beider Spektren kommen in der Praxis häufig vor. |
| Die Lichtfarbe ist die Eigenfarbe einer Lampe. Zur Kennzeichnung wird die ähnlichste Farbtemperatur (Kelvin) verwendet. Alle Lampen mit einer ähnlichsten Farbtemperatur über 5.000 K gehören zur Gruppe der tageslichtweißen (tw) Lichtquellen, wie z. B. die tageslichtweißen Leuchtstofflampen. Hochdruck-Quecksilberdampflampen und Leuchtstofflampen "Weiß" gehören in die Gruppe der Lampen mit neutralweißer (nw) Lichtfarbe mit einer ähnlichsten Farbtemperatur im Bereich von 3.300 K bis 5000 K. Zu den Lampen mit warmweißen (ww) Lichtfarben, deren ähnlichste Farbtemperatur unter 3.300 K liegt, zählen z. B. die Glühlampen und Leuchtstofflampen "Warmton". |
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| Zur Bewertung der Farbwiedergabeeigenschaft von Lampen dient der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra, der von einem Satz von acht Testfarben aus unserer täglichen Umwelt abgeleitet ist Der theoretische Maximalwert des allgemeinen Farbwiedergabeindex beträgt 100. Je niedriger der Farbwiedergabeindex, desto schlechter ist die Farbwiedergabeeigenschaft der Lampe. |  |
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Für die praktische Anwendung sind die Farbwiedergabeindizes in Stufen eingeteilt In der DIN 5035 sind sechs Stufen angegeben Lampen der Stufe 1A werden dort eingesetzt, wo es auf eine möglichst naturgetreue Farbwiedergabe ankommt. Zu den Lampen der Stufe 1B gehören die Dreibanden- Leuchtstofflampen, die vorwiegend in Verwaltungsgebäuden und Schulen installiert werden. Lampen der Stufe 2A haben noch gute Farbwiedergabeeigenschaften. Lampen der Stufe 3 sind bei gröberen lndustriearbeiten, bei denen es nicht auf die Farbwiedergabe ankommt, einzusetzen. Lampen der Farbwiedergabe Stufe 4 sind in lnnenräumen nicht zulässig mit Ausnahme der Hochdruck- Natriumdampflampen (Ra ~20) in bestimmten Anwendungsfällen. Die für die verschiedenen Raumarten und Tätigkeiten erforderlichen Farbwiedergabeeigenschaften der Lampen sind entsprechend der Stufeneinteilung in der DIN 5035 angegeben. |
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$Revision: 1.6 $ $Date: 1998/02/23 22:43:19 $
