Lumen (Einheit)

Vorlage:Infobox Einheit Lumen (lat.: Licht, Leuchte) ist die photometrische SI-Einheit des Lichtstroms.

Der Lichtstrom ist ein Maß für die gesamte von einer Strahlungsquelle ausgesandte sichtbare Strahlung. Strahlt eine Lichtquelle mit einer Lichtstärke von I in einem Raumwinkel von dω, dann beträgt der Gesamtlichtstrom Q:

$Q=\int I(\omega )d\omega$

Wenn beispielsweise eine isotrop strahlende Lichtquelle mit 1 Candela leuchtet, also 1 lm pro 1 sr aussendet, erhält man den Lichtstrom durch die Summierung (Integral) der Lichtstärke über den gesamten Raum, der die Lichtquelle umgibt:

Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): {\displaystyle 1\, \frac{\mathrm{lm}}{\mathrm{sr}} 4 \pi \ \mathrm{sr} = 4 \pi \ \mathrm{lm}} , also ca. 12,566 lm.

Die Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, lässt sich in Lichtstrom und Lichtstärke umrechnen. Der Artikel 'Lichtquellen' enthält eine Tabelle mit Beispielen für die Lichtausbeute einiger Lichtquellen.

ANSI-Lumen

ANSI-Lumen ist ein Maß für den Lichtstrom von Projektoren oder Beamern. ANSI ist die Abkürzung für American National Standards Institute. Zur Bestimmung des Lichtstroms nach der entsprechenden ANSI-Norm werden auf der Projektionsfläche neun Messungen der Beleuchtungsstärke (Maßeinheit Lux) vorgenommen und daraus ein Mittelwert gebildet. Dieser wird mit der Fläche des Bildes multipliziert, um den Lichtstrom zu erhalten:

Lumen = Lux m²

Im Gegensatz zur Beleuchtungsstärke ist der Lichtstrom weitgehend unabhängig von der Größe der projizierten Fläche. Die Angaben der meisten Hersteller von Projektoren beziehen sich auf Maximaleinstellungen, die für die Praxis von wenig Belang sind. Die bei optimaler Einstellung erreichten Lichtströme liegen teilweise deutlich darunter.

Helligkeiten verschiedener Lichtquellen:

Leuchtmittel	Leistung	Lumen	Lumen / 1 Watt
gewöhnliche Glühlampe	60 W	ca. 730 Lumen	c.a. 12
gewöhnliche Glühlampe	100 W	ca. 1.350 Lumen	c.a. 13,5
gewöhnliche Energiesparlampe	11 W	ca. 600 Lumen	c.a. 54
Leuchtstoffröhre Lumilux ecoplus daylight	36 W (1,20 m lang)	ca. 3.250 Lumen	c.a. 90
Kompaktleuchtstoffröhre (Osram Dulux)	36 W	ca. 2.900 Lumen	c.a. 81
12-V-Halogenlampe	50 W	ca. 900 bis 1.200 Lumen	c.a. 18-24
hochleistungs LED weiß	5 W	ca. 120 Lumen	c.a. 24
Quecksilberdampflampe (HQL)	125 W	ca. 5.000 Lumen	c.a. 40
Halogenmetalldampflampe (HCI)	70 W	ca. 6.600 Lumen	c.a. 94
Natriumdampflampe (Niederdruck)	55 W	ca. 8.000 Lumen (oranges Licht)	c.a. 145
hochleistungs (Luxeon LED)	1 W	ca. 45 Lumen (Weiss Licht)	c.a. 45

Bei Lampen, die UV-Licht durch Phosphoreszenz in sichtbares Licht umwandeln (also Leuchtstoffröhren und HQL-Lampen) schwankt die Lichtstärke je nach Fabrikat und Lichtfarbe.

Übersicht anderer fotometrischer Größen

Übersicht über photometrische Größen und Einheiten
Physikalische Größe				SI-Einheit		Anmerkungen
Bezeichnung	Symbol	Definition	Dimension	Name	Symbol	Anmerkungen
Lichtstrom luminous flux, luminous power	${\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}$	${\textstyle {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}=\!\int {\frac {\partial {\mathit {\Phi _{\mathrm {e} }}}(\lambda )}{\partial \lambda }}K(\lambda )\,\mathrm {d} \lambda }$	${\mathsf {J}}\,$	Lumen	lm = cd·sr	Strahlungsleistung der Lichtquelle, gewichtet mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges
Lichtstärke luminous intensity	$I_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle I_{\mathrm {v} }={\frac {\partial {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}}{\partial {\mathit {\Omega }}}}}$	${\mathsf {J}}\,$	Candela	cd = lm/sr	cd ist SI-Basiseinheit; veraltete Einheiten: Hefnerkerze (HK), Internationale Kerze (IK), Neue Kerze (NK)
Beleuchtungsstärke illuminance	$E_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle E_{\mathrm {v} }={\frac {\partial {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}}{\partial A}}}$	${\mathsf {L^{-2}J}}$	Lux	lx = lm/m²	veraltete Einheiten: Nox (nx), Phot (ph)
Spezifische Lichtausstrahlung luminous emittance	$M_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle M_{\mathrm {v} }={\frac {\partial {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}}{\partial A}}}$	${\mathsf {L^{-2}J}}$	Lumen pro Quadratmeter	lm/m²	Die Einheit lm/m² stimmt formal mit dem Lux überein; das Lux wird aber nur für die Strahlung verwendet, die eine Fläche trifft, nicht für die, die von ihr ausgeht.
Leuchtdichte luminance	$L_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle L_{\mathrm {v} }={\frac {\partial ^{2}{\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}}{\partial {\mathit {\Omega }}\cdot \partial A\cdot \cos \varepsilon }}}$	${\mathsf {L^{-2}J}}$	Candela pro Quadratmeter	cd/m²	cd/m² wird manchmal Nit genannt; veraltete Einheiten: Stilb (sb), Apostilb (asb), Lambert (la)
Lichtmenge luminous energy	$Q_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle Q_{\mathrm {v} }=\int \!{\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}(t)\,\mathrm {d} t}$	${\mathsf {T\cdot J}}$	Lumensekunde	lm·s	lm·s wird auch Talbot oder Lumberg genannt (kein Standard)
Belichtung luminous exposure	$H_{\mathrm {v} }\,$	${\textstyle H_{\mathrm {v} }=\int \!E_{\mathrm {v} }(t)\,\mathrm {d} t}$	${\mathsf {L^{-2}T\cdot J}}$	Luxsekunde	lx·s	Lichtmenge pro Flächeneinheit
photometrisches Strahlungsäquivalent luminous efficacy	$K$	${\textstyle K(\lambda )={\frac {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}{\mathit {\Phi _{\mathrm {e} }}}}}$	${\mathsf {M^{-1}L^{-2}T{^{3}}J}}$	Lumen pro Watt	lm/W	gibt die Empfindlichkeit des menschlichen Auges bei gegebener Wellenlänge λ an
Lichtausbeute luminous efficacy	$\eta$	${\textstyle \eta ={\frac {\mathit {\Phi _{\mathrm {v} }}}{P}}}$	${\mathsf {M^{-1}L^{-2}T{^{3}}J}}$	Lumen pro Watt	lm/W	enthält zusätzlich zu K(λ) den Wirkungsgrad der Lichtquelle für die Erzeugung elektromagnetischer Strahlung