Lichtlexikon

Lichtlexikon: Lichttechnisches Wissen von Absorption bis Transmission

Allgemeine Begriffe aus der Lichttechnik

LED

Eine Leuchtdiode, kurz LED (Light Emitting Diode) ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Lichtleistung von LEDs werden in Lumen oder Milli-Lumen angegeben (teils auch in CD oder mcd, was aber nichts über die Gesamtleistung sondern nur über wahrnehmbare Helligkeit) aussagt.

Lichtleiter

Lichtleiter sind Bauteile, meist aus Kunststoff, z.B. PC oder PMMA. Sie leiten das Licht von einer Lichtquelle, z.B. einer Leuchtdiode (LED), zu der zu beleuchtenden Fläche. Lichtleiter müssen so entwickelt und konstruiert werden, dass sie die physikalischen Effekte der Brechung und Reflektion von Licht nutzen. So kann das Licht entsprechend gebündelt, transportiert und umgelenkt werden.

Lichttechnische Einheiten

Candela

Candela (cd) ist die SI-Basiseinheit der Lichtstärke. Die Candela ist eine photometrische Einheit, das heißt, sie ist über die genormte Kurve der spektralen Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Auges an die Strahlungsstärke und damit an die SI-Einheit "Watt" angebunden. Eine gewöhnliche Haushaltskerze hat z.B. eine Lichtstärke von 1 cd.

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte (cd/m²) ist das fotometrische Maß für das, was Menschen als Helligkeit wahrnehmen, also für die Lichtstärke pro Fläche.

Lumen

Der Lichtstrom (Lumen) ist die fotometrische Entsprechung zur Strahlungsleistung (Watt). Lumen ist also eine lichttechnische Größe und berücksichtigt die Wellenlängenabhängigkeit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (V-Lambda-Kurve).

Lux

Die Beleuchtungsstärke (Lux) ist die fotometrische Entsprechung zur Bestrahlungsstärke (quasi: Watt/m²). Es ist der Quotient aus dem einfallenden Lichtstrom pro Empfängerfläche, also die Strahlungsleistung je Fläche.

Physikalische Effekte

Absorption

Als Lichtabsorption wird eine physikalische Wechselwirkung bezeichnet, bei der Licht seine Energie an Materie abgibt. Die Lichtabsorption ist ein Spezialfall des allgemeineren physikalischen Phänomens der Absorption. Der Umkehrprozess zur Lichtabsorption ist die Lichtemission. Dabei wird Licht von Materie ausgesendet, wobei die innere Energie der Materie um den entsprechenden Energieanteil abnimmt.

Lichtbrechung

Brechung bezeichnet die Richtungsänderung einer Welle aufgrund einer lokalen Änderung ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit, die durch die Brechzahl n beschrieben wird. Optisch anisotrope Materialien können darüber hinaus doppelbrechend sein, das heißt, die Anteile eines Lichtstrahls wird in Abhängigkeit seiner Polarisation unterschiedlich (stark) gebrochen.

Reflexion

Reflexion bezeichnet in der Physik das Zurückwerfen von Wellen (elektromagnetischen Wellen, Schallwellen, etc.) an einer Grenzfläche, das heißt dort, wo sich der Wellenwiderstand (oder bei Lichtstrahlen die Brechzahl) des Mediums ändert. Bei glatten (also gegenüber der Wellenlänge kleinen Rauigkeitsstrukturen) Oberflächen gilt das Reflexionsgesetz, man spricht hier von einer gerichteten Reflexion.

An rauen Oberflächen wird die Strahlung diffus zurückgestreut und gehorcht dann näherungsweise dem "lambertschen Strahlungsgesetz". In der Regel wird bei der Reflexion nur ein Teil der einfallenden Welle reflektiert, man spricht in diesem Zusammenhang auch von partieller Reflexion. Der restliche Anteil der Welle breitet sich im zweiten Medium weiter aus, durch den geänderten Wellenwiderstand erfährt die Welle dabei eine Richtungs- (Brechung) und Geschwindigkeitsänderung. Der Brechungswinkel lässt sich mit dem Brechungsgesetz und die Anteile der Intensität der reflektierten und transmittierten Welle lassen sich mit den fresnelschen Formeln berechnen – abhängig vom Wellenwiderstand und Polarisation.

Totalreflexion

Totalreflexion: Interne Reflexion beim Auftreffen von Licht vom optisch dichteren auf ein optisch dünneres Medium. Der Grenzwinkel liegt bei Kunststoffen bei etwas unter 45° von der Flächennormalen.

Transmission

Die Transmission ist in der Physik eine Größe für die Durchlässigkeit eines Mediums für Wellen wie z. B. Schallwellen oder elektromagnetische Wellen (Licht usw.).

Trifft eine Welle, die sich im Medium A (z. B. Luft) bewegt, auf ein Medium B endlicher Dicke (z. B. eine Linse oder eine Wand), so wird sie je nach den Stoffeigenschaften des Hindernisses zum Teil an den Grenzflächen reflektiert und beim Durchqueren ganz oder teilweise absorbiert. Der verbleibende Rest wird durch das Medium B hindurch transmittiert und tritt an der gegenüberliegenden Seite des Mediums B wieder aus.

In der Optik beschreibt der Transmissionsgrad den Anteil des einfallenden Strahlungsflusses oder Lichtstroms, der ein transparentes Bauteil komplett durchdringt.