Licht <> Licht

Das sollte nach den vorangegangenen Betrachtungen schon mal klar geworden sein. Vergleichen wir Halogen mit LED ist das wie mit Äpfeln und Birnen. Trotzdem kann man anhand harter Messwerte schon erahnen was man im Wasser erwarten darf und wie Lampen mit gleichem Brennertyp untereinander sich vergleichen lassen.

Prinzipiell neigen Hersteller dazu ihren Lampen, wenn überhaupt Daten wie Lumen oder Lux vorhanden sind, die max. Angaben der verwendeten Leuchtmittel beizulegen. Dabei versäumen sie leider die Güte ihrer Umsetzung hinein zu rechnen, denn es zählt nur was vorne raus kommt! Das zumindest las ich vor kurzen bei der Veröffentlichung der Messdaten von MB Sub Lampen. Und zumindest in dem Punkt gibt es erst mal meine volle Zustimmung. Was zählt ist die Effizienz mit dem die Photonen erst das Leuchtmittel und dann die sie umgebene Optik/Reflektor verlassen. Und das läßt sich mit Luxmeter & Co schon prima messen und auch vergleichen!

Laut Wikipedia gilt 1 lx = 1 lm / m²

Die Lumen oder auch Lichtleistung einer Lampe steht im direkten Verhältnis zur Helligkeit in einem bestimmten Abstand. Üblicherweise ist dieser Abstand auf 1m standardisiert, sodaß andere Abstände sehr leicht hochgerechnet werden können. Lumen kann man laienhaft als Menge der Photonen betrachten, die eine Lampe verlassen und die Helligkeit in LUX ist eine Masseinheit dafür wie viele davon an einem bestimmten Ort noch messbar sind.

Helligkeit ist dabei Trumpf wenn es um Reichweite unter- oder über Wasser geht. Doppelte Helligkeit ist ganz einfach doppelte Reichweite, da die Absorption mit steigenden Metern immer gleich hoch ist. Da Wasser schnell Licht schluckt muß man also bei einer Tauchlampe ganz besonders auf den Faktor Helligkeit achten. Die alleine ist es aber nicht. Dazu kommt noch die Größe der beleuchteten Fläche. Man möchte ja nicht mit einem starken Laserpunkt auf Fischsuche gehen. Hier kommen nun Lumen und Lux in´s Spiel. Eine Lampe hat X echte Lumen zur Verfügung und richtet sie nach vorne. Je stärker ich nun das Licht bündele desto heller wird es natürlich. Die Größe der beleuchteten Fläche wird kleiner und die Lampe heller. Es muß also ein Kompromiss her aus Fläche und Helligkeit. Dieser Kompromiss ist natürlich Geschmackssache, aber als Richtwert würde ich sagen ein 10° Öffnungswinkel ist recht flexibel einsatzfähig. Bei schlechter Sicht ist weniger mehr - bei Besserer vielleicht ein größerer Winkel. Wohl dem der eine fokussierbare Lampe hat.

Die beleuchtete Fläche in 1m Abstand hat man aber meist nicht - dafür aber den Öffnungswinkel der Lampe. Wie der alte Pythagoras schon wußte kann man nun aber auf die beleuchtete Fläche in 1m Entfernung schließen über den Öffnungswinkel. Hier gilt (Achtung es wird ein wenig mathematisch):

Durchmesser Kreisfläche = tan (Öffnungswinkel / 2) * Entfernung * 2

Bei 1m wird es also einfacher:
Durchmesser Kreisfläche = tan (Öffnungswinkel / 2) * 2

Für 10° haben wir also in 1m Entfernung einen beleuchteten Kreisdurchmesser von 0,18m, sprich 18cm. Hier ein paar Werte

8° = 14 cm
10° = 18 cm
12° = 21 cm
15° = 26 cm
30° = 54 cm
45° = 83 cm
65° = 127 cm
90° = 200 cm

Die Fläche läßt sich mit Pi (ca. 3,14159..) errechnen und es gilt:
Beleuchtete Fläche in m² = (Durchmesser Kreisfläche / 2)²  * 3,14159

Bewaffnet mit diesem Wissen können wir nun auf die Daten von unseren Tauchlampen losgehen. Zum Beispiel wissen wir eine LED Lampe liefert 200 Lumen Lichtleistung mit einem Öffnungswinkel von 10°. Abzüglich der Optikverluste bleiben mit Glück ca. 70% davon übrig, also 140 Lumen.

Auf 1m haben wir 18cm Lichtkreisdurchmesser und damit 0,0254m² = 254 cm² beleuchtete Fläche. Auf die müssen sich nun unsere 140 Lumen verteilen. Nach 1 lx = 1 lm / m² bekommen wir also heraus 140 Lumen / 0,0254m² = 5511 lux im Schnitt auf 1m. Dabei sollte man bedenken, daß durch die Fokussierung im Hotspot mehr Helligkeit und in den Randbereichen dafür etwas weniger normalerweise hat. Auch geht noch etwas Licht über den Öffnungswinkel hinaus verloren. Man könnte also vermuten eine solche Lampe liefert vielleicht 7000-8000 lux maximal im Hotspot.

Über den Durchschnittswert von ca. 5500 lux kann man aber nun die Lampe besser mit anderen vergleichen.

Wie sieht es aber nun auf 2m oder mehr aus? Da die Fläche eine ² Funktion ist halbiert sich mit doppelter Entfernung nicht die Helligkeit, sondern vierteilt sich sogar! Nehmen wir unsere 5500 lux Lampe und rechnen für 2m, dann könnte man im Schnitt nur noch 1375 lux erwarten. Bei 3m sind es nur noch 611 lux, da die Helligkeit bis hierher schon um Faktor 9 abgenommen hat. Man sieht hier gut für doppelte Reichweite braucht eine Lampe die vierfache Leuchtkraft!

So kann man aber auch Messdaten von Herstellern umrechnen, die statt des üblichen 1m Abstandes 2m oder mehr angeben. Einfach den Messwert bei 2m mal vier nehmen und wir haben die lux Werte für 1m Entfernung. Verglichen wird dann immer mit den Standard 1m Werten.

Der Vollständigkeit halber sei noch Candela erwähnt als Basiseinheit der Lichtstärke. Sie ich abhängig von der gesamt Lichtleistung in Lumen und einer spezifizierten angestrahlten Kugelteilfläche. Sie lassen also auch Aufschlüsse über die Helligkeit einer Lampe ziehen. Je mehr Candela desto besser und heller die Lampe.

So schön den Rechnen mit den Herstellerangaben auch sein mag es geht nichts über eine echte Messung um die Wahrheit ans Licht zu befördern. Dazu einfach ein Luxmeter in 1m Entfernung in den Hotspot halten und sehen was dabei rum kommt. Nun noch die Fläche bestimmen und schauen wo der Hotspot aufhört. Das ist natürlich eine Definitionsfrage und und halte es so, daß ich 20% des Maximalwertes suche und den Abstand zur Mitte messe. Damit haben wir unseren Kreisradius oder mal 2 den Durchmesser.

Darüber hinaus ist es auch sehr beliebt Verbrauchswerte der Lampen in Watt anzugeben. Dabei muß erst einmal geklärt werden ob es sich um den typischen Watt Verbrauch des Brenners handelt oder den am Akku gemessenen Verbrauch. Dazwischen hängt meist eine Elektronik oder Widerstand, der selbst Strom verbraucht und gerne "vergessen" wird. Außerdem ist die Effizienz des Brenners entscheidend wieviel Licht er erzeugen kann, denn nach dem physikalischem Energiegesetz wird Energie nicht verbraucht, sondern steht's nur umgewandelt - in unserem Fall in Licht und Wärme. Die Effizienz beschreibt nun wieviel Prozent der Strom-Energie (In Watt gemessen), die rein geht, in Licht umgewandelt wird und da gibt es gerade bei der LED sehr große Unterschiede durch die schnell fortschreitende Technik. Gute Emitter erreichen z.Z. 100 Lumen/Watt Stromverbrauch. Theoretisch sind 320 Lumen / Watt bei weißem Licht möglich, wenn alle Energie in Licht umgewandelt werden würde.

Licht erzeugende Bauteile werden in Lumen (Lichtleistung) angegeben und sind vom Hersteller bei LEDs direkt am Emitter gemessen. Natürlich kommt nie die gesamte Lichtleistung aus einer Lampe heraus und diese Verlustleistung wird auch gerne "vergessen". Da prangt auf einer Seoul P4 LED Lampe z.B. ein 240 Lumen Logo, welches der Emitter _theoretisch_ maximal erreichen kann, aber von der Optik+Scheibe darüber bestenfalls zu 70-80% weitergegeben wird. Vorne raus kommen dann also noch 192 Lumen wenn man Glück hat, daß der Hersteller eine gute Optik verbaut hat und man in der LED Lotterie eine guten Emitter gewonnen hat (Produktionsstreuung). Im schlimsten Fall bleiben nur noch knapp über 100 Lumen von den 240 übrig im Wasser. Daher gilt immer - am besten testen und die getestete Lampe behalten. :-)

Ich möchte an dieser Stelle daher einen Aufruf an alle Interessieren richten mir die Messdaten ihrer Lampen einmal zu schicken mit genauen Angaben wie und was gemessen. Bei Bedarf helfe ich hier auch gerne. Wer im Sauerland unterwegs ist findet mich nach Absprache auch an den Seen hier für ne kleine Messung und zu guter letzt messe ich auch jedem seine Lampe aus, der sie mir für ein paar Tage zusenden kann - Kontakt per email. Vielleicht sammelt sich so an dieser Stelle langsam eine kleine und interessante Datenbank zusammen. Wichtig dabei ist nur die Messungen müssen immer gleich sein damit vergleichbar!

Vielleicht folgen ja auch noch mehr Hersteller dem löblichen Beispiel von TillyTec & MB Sub und veröffentlichen Ihre Messdaten. Als Referenz gibt´s dann natürlich auch genaue Daten von all meinen Projekten bislang zum Vergleich.

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