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6. Abschnitt
Die Beleuchtung

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  • Anmerkung : Wofür oder wozu braucht(e) der Akustik-Ingenieur um 1940 das Wissen um das Licht ?
    Sowohl in der Schallplattentechnik als auch bei der Herstellung und dem späteren Abspielen des Tonfilms war die Licht-Technik (und dort die Funktion der Photozelle) extrem wichtig. Weiterhin war das Betrachten der Rillen (also der einen Rille !!) einer gerade frisch geschnittenen Roh-Schallplatte (der sogenannten Folie) mit dem Mikroskop eine undankbare und mühsame Arbeit. Das Schellack-Material war kohlrabenschwarz und anfänglich spiegelte es zudem auch noch. Der Techiker mußte sehr genau betrachten, ob die verbliebenen "Stege" von einem Rillenkranz zum nächsten Kranz nicht zu dünn oder aber zu dick geraten waren.

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Der Lichtstrom Ф :
Die von einem Körper in Form von sichtbarer Strahlung ausgesandte Leistung bezeichnet man als seinen Lichtstrom (Lumen). 1 Lumen = Lichtstrom einer Strahlungsquelle, die im Raumwinkel 1 überall mit 1 Kerze strahlt.

Der gesamte Lichtstrom einer nach allen Richtungen gleiche Lichtstärke J besitzenden Lichtquelle ist A π J.

Der Raumwinkel = Kugelfläche S in (m2 : r2), wobei r der Radius der Kugel ist.

Lichtstrom Ф = J ω = J • (S / r2)

Die Lichtstärke J :
Unter der Annahme einer punktförmigen Lichtquelle L ist die Stärke der Lichtausstrahlung nach allen Richtungen im Räume gleich groß. Unter dieser Voraussetzung wird die Lichtstärke NK als der Quotient aus dem Teillichtstrom Ф und dem Raumwinkel ω definiert.

Formel J = Ф / ω [NK] (Die Einheit ist die "Neue Kerze" NK oder K).
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Die Beleuchtungsstärke E :
E = Lichtstrom durch Größe der beleuchtenden Fläche. E = Ф / F [lx]

Einheit der Beleuchtungsstärke Lux = Lumen je m2.

Die Leuchtdichte B:
Lichtstärke je Flächeneinheit der Lichtquelle.B = Kerze/cm2 [Stilb.].Eine ebene Fläche von 1 cm2, die in senkrechter Richtung eine Lichtstärke von 1 Kerze ausstrahlt, hat eine Leuchtdichte von 1 Stilb.

1 Apostilb ist eine kleinere Einheit der Leuchtdichte; die Größe beträgt 1/π • 10-4 Stilb.

Sie ist die Leuchtdichte einer mit 1 Lux beleuchteten, das Licht zerstreut und zu 100 % reflektierenden Fläche. Die Leuchtdichte ist die für den Helligkeitseindruck maßgebende Größe. Sie ist daher auch für die Blendung mitbestimmend.Glühlampen haben je nach Ausführung einige bis zu 3000 sb, Metalldampf- und Kohlenbogenlampen können über 100.000 sb erreichen.
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Lichtmenge :
Unter Lichtmenge versteht man den während einer bestimmten Zeit ausgesandten Lichtstrom, gemessen in Lumenstunden. Q = Ф t.
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Übersicht über Zeichen, Einheiten, Beziehungsgleichungen lichttechnischer Begriffe

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F = bestrahlte Fläche in m2
f = strahlende Fläche in cm2 (senkrecht zur Strahlrichtung)
ω = Raumwinkel (Verhältnis des durchstrahlten Stückes einer Kugeloberfläche zum Quadrat des Kugelhalbmessers. Der volle Raumwinkel ist 4 • TT = 12,56
r = Entfernung in m
e == Ausstrahlungswinkel. t = Zeit in Stunden
i = Einfallwinkel, gemessen zwischen einfallendem Lichtstrahl und Flächennormale der beleuchteten Fläche
e = Rückstrahlungsvermögen einer zerstreut rückstrahlenden Fläche
q = Reflexionsgrad
a = Absorptionsgrad
r = Transmissionsgrad (Durchlaßgrad)
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Hier die Tabelle als Bild wegen der griechischen Buchstaben:

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Neue Kerze, Hefner- und internationale Kerze (vom Jan 1941).

Als Einheit der Lichtstärke dient in Deutschland seit dem 1.1.1941 die Neue Kerze. Sie ist durch die zu 60 Neuen Kerzen je cm2 festgesetzte Leuchtdichte des schwarzen Körpers bei der Erstarrungstemperatur (2046°K) des Platins gegeben.

Auf die Neue Kerze hat man sich international geeinigt, so daß die früher nebeneinander benutzten Einheiten "Hefner-Kerze" und "Internationale Kerze" in Zukunft in Fortfall kommen. Die Umrechnungsfaktoren für die verschiedenen Lichtstärkeeinheiten sind aus nachfolgender Tafel zu ersehen.

Sie hängen von der Farbtemperatur der Lichtquellen ab, demgemäß auch die Umrechnungswerte für die Einheiten der Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte, für die zudem noch die Wahl der Flächeneinheit (cm2 bzw. Square inch, foot usw.) maßgebend ist.
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Auf die Umrechnungswerte von1941 werden wir hier verzichten.

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Beleuchtung:

Eine gute Beleuchtungsanlage hat folgende Voraussetzungen zu erfüllen:

  • 1. Ausreichende Beleuchtungsstärke.
  • 2. Örtliche und zeitliche Gleichmäßigkeit.
  • 3. Blendungsfreiheit.
  • 4. Richtige ,Schattigkeit.
  • 5. Zweckentsprechende Lichtfarbe.

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Ausreichende Beleuchtungsstärke (Stand 1941) :

Für Arbeitsstätten einschl. Schulen sind erforderlich:

______________________ Allgemein- Beleuch- tung ohne Zusatz Arbeitsplatz-Beleuchtung zusätzl. Allgemein-Beleuchtung
bei grober Arbeit 40 Lux 100 Lux 20 Lux
bei mittelfeiner Arbeit 80 Lux 300 Lux 30 Lux
bei feiner Arbeit 150 Lux 1000 Lux 40 Lux
bei sehr feiner Arbeit 300 Lux 5000 Lux 50 Lux

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Die Beleuchtung ist nach Stärke, Leuchtenausführung und -Anordnung dem Arbeitsvorgang anzupassen.
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Wohn- und Aufenthalts-Räume:

Art der Ansprüche: niedrig ... 40 Lux, mittel ... 80 Lux, hoch ... 150 Lux bei reiner Allgemeinbeleuchtung.
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Straßen- und Verkehrs-Anlagen:

schwacher Verkehr: 3 Lux,
mittlerer Verkehr: 8 Lux,
starker Verkehr: 15 Lux,
Großstadt-Verkehr: 30 Lux.
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Beleuchtungsstärken mißt man in 1m Höhe über dem Erdboden bzw. auf dem Arbeitsplatz mittels eines objektiven Fotozellen-Beleuchtungsmessers (Luxmeter).
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Die Örtliche Gleichmäßigkeit

ergibt sich aus Anzahl, Verteilung, Aufhängehöhen und Art der Leuchten. Die Leuchtenart bestimmt die Lichtverteilung und wird nach der Rückstrahlfähigkeit von Decken und Wänden gewählt. Tiefstrahler und Tiefbreitstrahler ergeben direktes Licht, Glasleuchten mit gleichmäßig opalüberfangenen Gläsern halbdirektes Licht.

Bei unten verlaufenden leicht opalüberfangenen oder offenen Gläsern ergibt sich vorwiegend direktes Licht. Diese Lichtverteilungen weisen bei gleicher Aufhängehöhe und Leuchtenabstand eine höhere Ungleichmäßigkeit auf als halbindirektes Licht, welches durch oben verlaufende Glasleuchten erzielt werden kann. Die größte Gleichmäßigkeit ergeben Leuchten für indirektes Licht. (Man beachte die Schattigkeit.)

Die Zeitliche Gleichmäßigkeit

ist bei Gleichstrom und Wechselstrom von 50Hz für Glühlampen- Temperaturstrahler gewährleistet. Metalldampflampen besitzen trägheitslose Lichtaussendung, die jedoch nur bei Beleuchtung bewegter Gegenstände in Erscheinung treten kann. (Stroboskopischer Effekt.) Der Ausgleich erfolgt z. T. durch Glühlampen-Zumischung.

Die Blendungsfreiheit

ist erforderlich, um eine Überreizung der Netzhaut und damit eine Herabsetzung der Sehfähigkeit, die eine Leistungsverminderung des Menschen nach sich zieht, auszuschließen.

Blendung tritt bei zu hoher Leuchtdichte ein, z. B. durch nackte Glühlampen, oder zu große Leuchtdichteunterschiede (brennendes Streichholz im verdunkelten Raum).

Blendungsfreiheit ist gesichert, wenn die Lichtquelle durch tiefgezogene Schirme so abgedeckt wird, daß im normalen Blickwinkel (30° gegen die Waagerechte) kein direktes Licht das Auge unmittelbar trifft (offene Leuchten möglichst hoch, also außerhalb des Blickbereichs aufaufhängen). Bei Leuchten mit lichtstreuenden Gläsern ist eine Leuchtdichte von nicht mehr als 0,3 Stilb anzustreben. Auch auf die Vermeidung von Reflexbildung durch spiegelnde Gegenstände muß geachtet werden.
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Die Richtige Schattigkeit

ermöglicht körperliches Sehen. Meist sind weiche Schatten erwünscht. Nur zur besonderen Betonung körperlicher Formen können harte und tiefe Schatten notwendig werden. Gänzlich schattenfreie indirekte Beleuchtung verwendet man als Stimmungsbeleuchtung in Theatern usw., gegebenenfalls auch als zusätzliche Allgemeinbeleuchtung.
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Lichtstrom der verschiedenen Lampen :

Lampenart___________________________ Lichtstrom etwa Lm Leistungsauf- nahme Watt Spannung__
Volt
Vakuum- Einfachwendel- Glühlampen
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160
290
15
25
110
110
Vakuum- Einfachwendel- Glühlampen
_
140
260
15
25
220
220
Doppelwendel- Glühlampen (mit Gasfüllung)
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_
480
805
1060
1510
40
60
75
100
220
Doppelwendel- Glühlampen (mit Gasfüllung)
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_
560
915
1210
1710
40
60
75
100
110
Quecksilber- Hochdrucklampen
_
_
_
3 300
5 500
11 000
22 000
100
140
280
475
220 ~
Natrium-Lampen 3 300
5 500
62
94
220 ~
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 2 620
2 280
150 100-165
110/220
200-260
,Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 3 620
3 220
200 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 6 000
5 250
300 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 10 500
9 500
500 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 16 500
15 300
750 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 23 500
21 000
1000 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 35 000
34 000
1500 100-165
110/220
200-260
Einfachwendel- Glühlampen mit Gasfüllung 44 000
41 000
2000 100-165
110/220
200-260
Leuchtstoff-Lampen 1100 28 220

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Die Zweckentsprechende Lichtfarbe

wird dort (an den Orten) bedeutsam, an denen die Tageslichtfarbe beleuchteter Gegenstände im künstlichen Licht erkennbar sein muß.

Die Glühlampe weicht vom Tageslicht stark nach der Rot-Seite ab. Abhilfe durch Filter ist mit hohem Lichtverlust (bis zu 90%) verbunden. Zweckmäßig und wirtschaftlich d. h. ohne Lichtverlust erhält man tageslichtähnliche Beleuchtung durch Quecksilberdampf- Glühlampen- Mischlicht. Ein Mischverhältnis von 1:1 auf den Lichtstrom der Lampen bezogen ergibt eine dem Tageslicht sehr ähnliche Lichtfarbe.

Man braucht jedoch nicht immer so hohe Glühlampenleistungen zuzumischen und kann sich vielfach für Werkräume mit einem geringeren Mischverhältnis, z. B. 1:0,5 begnügen. Mischlicht fördert die Sehleistung und besitzt eine hohe Lichtausbeute. Es dient zum wirtschaftlichen Ausgleich von Zwielicht.

Farbiges Licht kann viele Arbeiten wesentlich erleichtern, z. B. die Kohlen- und Erz-Auslese bei Lesebandbeleuchtung mit Quecksilberdampf- bzw. Natriumdampf-Lampen.

Gasentladungslampen werden z. B. für Reklamezwecke für verschiedene Farben geliefert. Die Farbe des Lichtes ist nach Gasart, Höhe der Spannung und Gasdruck verschieden.

  • Neon gibt orange bis lachsrotes Licht,
  • Helium rosa Licht,
  • Argon bei 3mm Druck rotes Licht, bei geringerem Druck und mit Vorschaltung einer Kapazität stahlblaues Licht,
  • Neon-Quecksilber blaues Licht,
  • Neon-Quecksilber in brauner Röhre grünes Licht,
  • Natrium gelbes Licht,
  • Kohlendioxyd weißes Licht,
  • Xenon violettes Licht, unter Vorschaltung einer Kapazität himmelblaues Licht.

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