Lichtstärke in Candela (cd)
Um eine Lichtquelle zu beurteilen, reicht der Lichtstrom allein nicht aus. Die Lichtstärke beschreibt, wie viel Licht in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird. Sie wird in Candela angegeben und ist eine grundlegende photometrische Größe.
Um eine Lichtquelle beurteilen zu können, ist es nicht nur relevant, wie viel Lichtstrom sie insgesamt abgibt, sondern auch, in welche Richtung und wie gebündelt das Licht abgestrahlt wird. Diese Eigenschaft beschreibt die Lichtstärke.
Die Lichtstärke gibt an, welcher Anteil des Lichtstroms durch einen bestimmten Raumwinkel abgestrahlt wird. Sie ist eine photometrische Basiseinheit im internationalen Einheitensystem (SI). Das Formelzeichen der Lichtstärke ist Iv.
Lichtstärke und Raumwinkel
Der Bezug der Lichtstärke auf den Raumwinkel setzt ein Bündel von Lichtstrahlen voraus, das sich von einem Punkt aus ausbreitet. Mathematisch ergibt sich die Lichtstärke als Quotient aus dem Lichtstrom Φv und dem Raumwinkel Ω:
Iv = Φv / Ω
Der Raumwinkel wird in der Einheit Steradiant (sr) angegeben.
Die Einheit Candela
Die Maßeinheit der Lichtstärke ist das Candela (cd). Der Begriff stammt aus dem Lateinischen und bedeutet „Kerze“. Eine herkömmliche Haushaltskerze besitzt eine Lichtstärke von etwa 1 cd.
Eine Lichtquelle, die einen Lichtstrom von 1 Lumen gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt, besitzt in jede Richtung die Lichtstärke:
Iv = 1 lm / 4π sr ≈ 0,08 cd
In der Praxis geben die meisten Lichtquellen jedoch in unterschiedliche Richtungen unterschiedliche Lichtmengen ab. Spots bündeln das Licht stark, während andere Lichtquellen eher diffus abstrahlen.
Warum Lichtstärke richtungsabhängig ist
Es ist praktisch unmöglich, den Lichtstrom für eine exakt einzelne Richtung anzugeben, da sich der Lichtstrom theoretisch auf unendlich viele Richtungen verteilt. Um dies handhabbar zu machen, betrachtet man einen kleinen, die gewünschte Richtung umgebenden Raumwinkel.
Verkleinert man diesen Raumwinkel gedanklich immer weiter, schrumpfen sowohl Raumwinkel als auch enthaltener Lichtstrom gegen Null. Ihr Verhältnis nähert sich jedoch einem endlichen Grenzwert – der Lichtstärke in Candela.
Die Lichtstärke ist eine Eigenschaft der Lichtquelle und unabhängig vom Abstand des Beobachters. Zwar „verdünnt“ sich das Licht mit zunehmender Entfernung, gleichzeitig wächst jedoch die durchstrahlte Fläche proportional an. Der Lichtstrom innerhalb eines festen Raumwinkels bleibt somit konstant.
Beispiele verschiedener Lichtstärken
Die folgende Übersicht zeigt typische Lichtstärken ausgewählter Lichtquellen:
| Lichtquelle | Lichtstärke in cd |
|---|---|
| Glühwürmchen | ca. 0,0002 |
| Kerze | ca. 1 |
| Glühlampe 100 W (gleichmäßig abstrahlend) | ca. 100 |
| Leuchtfeuer Helgoland (in Strahlrichtung) | ca. 40.000.000 |
| Sonne | ca. 37.000.000.000.000.000.000.000.000.000 |