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Die Strahlungsleistung (auch Strahlungsfluss) ist diejenige differentielle Energiemenge ( ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:

Ihre Einheit ist W (Watt). Mithilfe des Photonenstroms ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:

mit

Analog ergibt sich für polychromatisches Licht ein integraler Wert über die gemessenen Frequenzen:

.

Wird die Strahlungsleistung nur auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt, wird dieser oft als Lichtstrom (Einheit Lumen), d. h. die mit der V-Lambda-Kurve Vλ bewertete Strahlungsleistung, bezeichnet.

Photometrisches GrundgesetzBearbeiten

 
Erklärende Grafik zum fotometrischen Grundgesetz

Um die Abhängigkeit der Strahlungsleistung   von einem Flächenelement   einer Strahlerfläche   der Leuchtdichte   eines Lambert-Strahlers (konstante Flächenhelligkeit) auf ein im Abstand   befindliches Flächenelement   zu bestimmen, kann das sogenannte photometrische Grundgesetz genutzt werden, welches das lambertsche Kosinusgesetz und das photometrische Entfernungsgesetz kombiniert.

 

Diese ist unter anderem von der gegenseitigen Lage der beiden Flächen im Raum abhängig, was durch die Winkel   und   zwischen der Strahlrichtung und den Flächennormalen berücksichtigt wird.

Bezug zu anderen GrößenBearbeiten

Wird die Strahlungsleistung auf die Größe der bestrahlten Fläche bezogen, so erhält man die Bestrahlungsstärke   (Einheit: W/m²):

 .

Wird sie hingegen auf den Raumwinkel   bezogen, in den ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle ausgeht, fällt, so kommt man zur Strahlungsintensität

 

mit der Einheit W/sr.

In der Photometrie (Lichttechnik) ist die entsprechende Messgröße der Lichtstrom  . Während die Strahlungsleistung   eine energetische, also objektive Messgröße ist, fließen beim Lichtstrom die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ein (vgl. V-Lambda-Kurve). Zur Unterscheidung wird beim Lichtstrom, wie bei allen photometrischen Größen, der Index v für visuell gesetzt.

Der Lichtstrom ist mit der Strahlungsleistung über das photometrische Strahlungsäquivalent   der Lichtquelle verknüpft:

 .

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über Größen und Einheiten in Radiometrie und Photometrie:

radiometrische Größe Symbola) SI-Einheit Beschreibung photometrische Entsprechungb) Symbol SI-Einheit
Strahlungs­leistung
Strahlungs­fluss, radiant flux, radiant power
  Watt (W) Strahlungsenergie durch Zeit Lichtstrom
luminous flux, luminous power
  Lumen (lm)
Strahlungs­intensität
Strahlungsstärke, Strahlstärke, radiant intensity
  W/sr Strahlungsleistung durch Raumwinkel Lichtstärke
luminous intensity
  Candela (cd) = lm/sr
Bestrahlungs­stärke
Strahlungs­fluss­dichte, Strahlungs­strom­dichte, irradiance, radiant flux density
  W/m2 Strahlungsleistung durch Empfänger­fläche Beleuchtungs­stärke
Lichtstrom­dichte, illuminance
  Lux (lx) = lm/m2
Spezifische Ausstrahlung
Ausstrahlungs­strom­dichte, radiant exitance, radiant emittance
  W/m2 Strahlungsleistung durch Sender­fläche Spezifische Licht­ausstrahlung
luminous exitance, luminous emittance
  lm/m2
Strahldichte
Strahlungsdichte, Radianz, radiance
  W/(m2sr) Strahlungsleistung durch Raumwinkel durch effektive Senderfläche Leuchtdichte
luminance
  cd/m2
Strahlungs­energie
Strahlungsmenge, radiant energy
  Joule (J) durch Strahlung übertragene Energie Lichtmenge
luminous energy
  lm s
Bestrahlung
Einstrahlung, radiant exposure
  J/m2 Strahlungsenergie durch Empfänger­fläche Belichtung
luminous exposure
  lx s
Strahlungs­ausbeute
radiant efficiency
  1 Strahlungsleistung durch auf­ge­nom­mene (meist elek­trische) Leistung Lichtausbeute
(overall) luminous efficacy
  lm/W
a) Der Index „e“ dient zur Abgrenzung von den photo­metrischen Größen; er kann weggelassen werden.
b) Die photometrischen Größen sind die radiometrischen Größen, gewichtet mit dem photo­metrischen Strahlungs­äquivalent K, das die Empfindlich­keit des menschlichen Auges angibt.

LiteraturBearbeiten

  • F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.