Lumen, Lux und Candela: Messmethoden verständlich erklärt

Was sind Lumen, Lux und Candela?

Lumen, Lux und Candela werden häufig gemeinsam genannt, beschreiben aber nicht dieselbe Eigenschaft. Ein hoher Lumenwert bedeutet nicht automatisch eine große Reichweite, und ein hoher Candela-Wert sagt nichts über den gesamten Lichtstrom aus.

Lumen (lm) ist der Lichtstrom, also die gesamte Lichtmenge, die eine Lichtquelle in alle Richtungen abgibt. Bei fertigen Leuchten ist besonders wichtig, ob dieser Wert wirklich an der kompletten Lampe gemessen wurde.

Candela (cd) ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung; angegeben wird der Spitzenwert. Ein enger Lichtkegel kann deshalb einen hohen Candela-Wert erreichen, obwohl der gesamte Lichtstrom nicht höher ist.

Lux (lx) beschreibt die Beleuchtungsstärke auf einer Fläche. Ein Lux entspricht einem Lumen pro Quadratmeter, und derselbe Candela-Wert liefert bei doppelter Entfernung nur noch ein Viertel der Lux.

Diese Unterscheidung ist bei Taschenlampen, Stirnlampen, Zusatzleuchten und Wohnraumbeleuchtung gleichermaßen relevant. Die passende Kennzahl hängt davon ab, ob Reichweite, Flächenausleuchtung oder Gesamtlichtmenge beurteilt werden soll.

Wie werden Lumenwerte gemessen?

Lumen werden mit einer Messanordnung ermittelt, die den gesamten Lichtstrom der Leuchte erfasst. In der Praxis wird dafür häufig eine Ulbrichtkugel verwendet, weil sie das ausgestrahlte Licht sammelt und gleichmäßig auswertbar macht.

Für verlässliche Vergleiche zählt der Lichtstrom der fertigen Lampe, nicht der theoretische Wert eines LED-Chips. Optik, Linse oder Reflektor, Treibereffizienz und Wärmeentwicklung reduzieren den Lichtstrom, der tatsächlich vorne aus der Leuchte austritt.

Ein Peak- oder Turbo-Wert kann nur Sekunden bis Minuten anliegen, bevor die Elektronik wegen Wärme reduziert. Deshalb muss klar sein, ob eine Angabe den kurzzeitigen Spitzenwert oder die niedrigere Dauerleistung nach der Temperaturregelung beschreibt.

Bei Leuchten für Gebäude- und Wohnraumbeleuchtung reicht der Lumenwert allein ebenfalls nicht aus. Für die Wirkung im Raum sind zusätzlich Lichtverteilung, Montageposition, Farbtemperatur und Farbwiedergabe maßgeblich.

Wie werden Luxwerte gemessen?

Lux werden auf einer beleuchteten Fläche gemessen, beispielsweise auf einer Wand, einem Messschirm oder einer Arbeitsfläche. Der Messwert hängt direkt von Abstand, Winkel, Lichtverteilung und Umgebungseinflüssen ab.

Ein einzelner Luxwert ist ohne Entfernung kaum aussagekräftig. Zeigt ein Messgerät auf einer Fläche einen bestimmten Wert, muss immer bekannt sein, in welcher Distanz und an welcher Position im Lichtkegel gemessen wurde.

Der Zusammenhang zwischen Candela und Lux folgt dem Abstandsquadratgesetz. Bei gleicher Lichtstärke sinkt die Beleuchtungsstärke auf ein Viertel, wenn der Abstand verdoppelt wird.

Lux ist besonders nützlich, wenn beurteilt werden soll, wie viel Licht auf einer konkreten Fläche ankommt. Für die Planung eines Raums ist daher nicht nur der Lumenwert der Leuchte relevant, sondern auch die Verteilung des Lichts im Einsatzbereich.

Wie werden Candela-Werte gemessen?

Candela beschreibt die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung; angegeben wird der Spitzenwert. Für Reichweitenangaben ist dieser Wert zentral, weil ein konzentrierter Lichtkegel auf der Achse mehr Beleuchtungsstärke in größerer Entfernung erzeugt.

Aus einer Luxmessung kann Candela mit der Formel I = E × d² berechnet werden. Diese Berechnung ist nur für eine punktähnliche Lichtquelle auf der Strahlachse gültig, bei einem Abstand, der klar größer als der Lampenkopf ist.

Nach FL1-Bedingungen beträgt dieser Abstand mindestens 2 m, idealerweise 10–30 m, in Dunkelheit und ohne störende Reflexionen. Beispiel: Werden auf der Achse 100 lx in 10 m Entfernung gemessen, ergibt sich 100 × 10² = 10 000 cd, berechnet unter idealen Bedingungen.

Aus Candela lässt sich außerdem die FL1-Leuchtweite nach dem 0,25-lx-Kriterium berechnen. Die Formel lautet d = √(I / 0,25) = 2 × √I; bei 10 000 cd ergibt das √40 000 = 200 m, berechnet unter idealen Bedingungen.

Diese berechnete 0,25-lx-Distanz entspricht ungefähr Vollmondlicht und bedeutet nicht, dass ein Objekt dort sicher erkannt wird oder die Umgebung gut zu sehen ist. Für nutzbares Sehen ist eher etwa 1 lx oder mehr relevant, wodurch die Distanz gegenüber dem 0,25-lx-Kriterium halbiert wird.

Was bedeutet ANSI/PLATO FL 1, früher ANSI/NEMA FL 1?

Die heute offizielle Bezeichnung lautet ANSI/PLATO FL 1, früher ANSI/NEMA FL 1. Das Verfahren definiert vergleichbare Kriterien für tragbare Leuchten, damit Lichtstrom, Intensität, Leuchtweite und Laufzeit nicht beliebig dargestellt werden.

Die FL1-Leuchtweite ist die Entfernung, bei der die Beleuchtungsstärke auf 0,25 lx fällt. Diese Distanz wird aus dem Spitzenwert der Candela berechnet und beschreibt ein definiertes Kriterium, nicht automatisch eine komfortable Sichtweite.

Auch die Laufzeit wird nach einem festen Kriterium angegeben. Bei FL1 endet die Laufzeitmessung, wenn die Lichtleistung auf 10 % des Anfangswerts gefallen ist, nicht erst, wenn die Leuchte dunkel wird.

Eine FL1-nahe Angabe ist nur dann für Vergleiche brauchbar, wenn klar ist, welche Größe gemessen wurde und welches Kriterium dahintersteht. Besonders bei Leuchtweiten dürfen 0,25-lx- und 1-lx-Angaben nicht gleichgesetzt werden.

Wie Valostore Lichtmessungen durchführt

Herstellerangaben können auf unterschiedlichen Grundlagen beruhen. Manche Werte stammen aus Messungen an der fertigen Leuchte, andere aus Datenblättern einzelner LEDs oder aus sehr kurzen Spitzenwerten direkt nach dem Einschalten.

OTF bedeutet „out the front“ und bezeichnet den Lichtstrom, der aus der komplett montierten Lampe austritt. Dieser Wert ist praxisnäher als ein theoretischer LED-Wert, weil Reflektor, Linse, Elektronik und Temperaturverhalten bereits enthalten sind.

Bei Valostore messen wir den Lichtstrom fertiger Leuchten mit unserer Labsphere-FS2-Ulbrichtkugel. Vor der Messung wird das Messsystem kalibriert und der Einfluss der Lichtabsorption durch das Lampengehäuse berücksichtigt. Wir lassen die Leuchte vor der Messung kurz eingeschaltet.

Bei regulären Messungen nach dem FL1-Verfahren wird der Lichtstrom 30 bis 120 Sekunden nach dem Einschalten ermittelt. Unsere Messungen orientieren sich an den FL1-Messverfahren. Anders als bei einer vollständigen normgerechten Prüfung untersuchen wir in der Regel ein bis zwei Leuchten statt drei Exemplaren. Die Ergebnisse kennzeichnen wir in den Produktbeschreibungen als gemessenen Lichtstrom.

So arbeitet VALOLAB: Valostore betreibt das eigene Lichtlabor VALOLAB in Limingantulli, Oulu, Finnland. Die wichtigsten Geräte sind das SSL BTC-20-Lichtbild-Prüfsystem (Leuchtdichtekamera, Spektrometer, Messschiene, Projektionsschirm, Kalibrierlichtquelle, Präzisionsnetzteil und Software) sowie die Labsphere-FS2-Ulbrichtkugel. Damit misst Valostore Lichtbild, Candela, Isolux-Kurven, Lumen, Laufzeit, Spitzenintensität, Leuchtweite, Lichtverteilung, Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex (CRI). Das Labor misst kontinuierlich am Markt erhältliche Produkte für herstellerunabhängige Daten in Einkauf, Produktentwicklung und Kundenberatung.

Für den Vergleich verschiedener Leuchten sollten Messwerte nach demselben Prinzip betrachtet werden. Ein gemessener OTF-Wert einer fertigen Lampe ist nicht mit einem theoretischen LED-Maximalwert gleichzusetzen.

Welche Fehler führen zu falschen Lichtvergleichen?

• Lumen mit Reichweite verwechseln: Ein hoher Lichtstrom kann breit verteilt sein und dadurch weniger weit reichen. Für Reichweite ist der Candela-Spitzenwert die passendere Kennzahl.
• Candela als Gesamtleistung lesen: Candela beschreibt die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung; angegeben wird der Spitzenwert. Der Wert sagt nichts über den gesamten Lichtstrom der Leuchte aus.
• Lux ohne Abstand vergleichen: Eine Luxangabe ist nur sinnvoll, wenn Entfernung, Messpunkt und Messrichtung bekannt sind. Ohne diese Angaben kann derselbe Wert zu falschen Schlussfolgerungen führen.
• LED-Datenblattwerte übernehmen: Ein LED-Chip kann unter idealen Bedingungen mehr Lichtstrom liefern als die fertige Leuchte. In der realen Lampe verringern Optik, Elektronik und Wärme den nutzbaren Wert.
• 0,25-lx-Reichweite überbewerten: Die berechnete FL1-Distanz beschreibt eine definierte Restbeleuchtung. Sie bedeutet nicht, dass Objekte in dieser Entfernung gut erkennbar sind.
• Peak-Werte mit Dauerleistung gleichsetzen: Turbo-Angaben zeigen oft nur den kurzzeitigen Höchstwert. Nach der thermischen Regelung liegt die dauerhaft nutzbare Leistung deutlich darunter.

Häufig gestellte Fragen

Warum wirken zwei Leuchten mit gleicher Lumenangabe unterschiedlich?

Entscheidend ist, wie der Lichtstrom verteilt wird. Bei gleicher Lumenzahl liefert ein enger Lichtkegel mehr Lux auf der Achse, während eine breite Optik den Nahbereich großflächiger ausleuchtet. Für die Beurteilung helfen deshalb zusätzlich Lichtbild, Candela-Wert und Isolux-Angaben.

Kann ein niedrigerer Lumenwert in der Praxis besser sein?

Ja, wenn das Lichtbild besser zum Einsatz passt. Im Nahbereich kann eine gleichmäßige, weniger stark gebündelte Leuchte angenehmer sein als ein sehr heller Hotspot; für Distanz ist dagegen eine höhere Lichtstärke auf der Achse maßgeblich.

Warum stehen auf Verpackungen manchmal höhere Werte als in Messungen?

Verpackungsangaben können auf LED-Chipdaten, kurzen Einschaltspitzen oder anderen Messbedingungen beruhen. Achten Sie darauf, ob ein Wert als gemessener Lichtstrom der fertigen Leuchte, als OTF-Wert oder nur als theoretischer LED-Wert beschrieben wird.

Wann ist Lux wichtiger als Lumen?

Lux ist die passende Größe, wenn eine konkrete Fläche bewertet wird, etwa eine Arbeitsfläche, ein Messschirm oder ein bestimmter Punkt im Lichtkegel. Dann zählt nicht nur, wie viel Licht die Leuchte insgesamt abgibt, sondern wie viel davon an dieser Stelle ankommt.

Mehr Details zur Laborumgebung und den Messgeräten finden Sie in der Einführung zu VALOLAB von Valostore.