Fotometrische grootheden met symbolen en eenheden

Fotometrische grootheden beschrijven licht zoals het menselijk oog het waarneemt: straling gewogen met de lichtgevoeligheidsfunctie V(λ) in het zichtbare spectrum van ongeveer 380 tot 780 nm. De vier basisgrootheden zijn de lichtstroom Φ in lumen, de verlichtingssterkte E in lux, de luminantie L en de lichtsterkte I. Dit vakgebied heet fotometrie; de energetische tegenhangers zijn de radiometrische grootheden.

Verlichtingstechniek en fotometrische grootheden vormen de basis voor het begrijpen en toepassen van licht en UV-straling in wetenschappelijke, industriële en alledaagse contexten.

Licht is de zichtbare vorm van elektromagnetische straling, die zich in het zichtbare spectrum van circa 380 tot 780 nanometer bevindt.

Verlichtingstechniek houdt zich bezig met het opwekken, verdelen en toepassen van licht om bepaalde visuele effecten te bereiken, energie efficiënt te gebruiken en de kwaliteit van leven te verbeteren. Deze grootheden worden ook fotometrische grootheden genoemd. Het vakgebied heet fotometrie.

Het volgende diagram toont de vier fotometrische grootheden. De tabel bevat voor elke grootheid een visuele weergave, een wiskundige definitie, een eenheid en een korte toelichting.

1. Lichtstroom Φ
2. Verlichtingssterkte E
3. Luminantie L
4. Lichtsterkte I

Tabel om te downloaden: Fotometrische grootheden en eenheden (XLSX) – met omrekeningsfactoren, symbolen en de ruimtehoek. De energetische tegenhangers staan vermeld onder radiometrische grootheden, de kleurgerelateerde onder colorimetrische grootheden. Alle grootheden samen – met symbool, eenheid en de bijbehorende calculator – staan in het glossarium van optische grootheden.

Lichtexpositie H_v – verlichtingssterkte maal tijd – is de enige van de vijf grootheden zonder eigen paragraaf op deze pagina: ze komt vooral voor bij fotostabiliteitstesten, waarbij ICH Q1B 1,2 miljoen lux·h voorschrijft. Definitie en afbakening staan in het glossarium van optische grootheden.

Lichtstroom

Lichtstroom is een fotometrische grootheid die de totale hoeveelheid zichtbaar licht beschrijft die een lichtbron in alle richtingen uitzendt. Ze wordt gemeten in lumen (lm). De lichtstroom geeft aan hoeveel lichtenergie een bron per tijdseenheid uitzendt en is een maat voor de helderheid van een lichtbron.

• Formuleteken: Φ
• Eenheid: lumen, lm
• Definitie: Het met V(lambda) gewogen stralingsvermogen.

De lichtstroom is de totale hoeveelheid zichtbaar licht die door een lichtbron wordt uitgezonden. Ze houdt rekening met alle richtingen waarin het licht wordt uitgezonden en is daarom een maat voor de totale helderheid van de lichtbron.

Voorbeeld:

Een gewone gloeilamp met een opgenomen vermogen van 60 watt heeft een lichtstroom van ongeveer 900 lumen. Dit betekent dat de lamp in totaal 900 lumen zichtbaar licht in alle richtingen uitzendt. Een LED-lamp die eveneens een lichtstroom van 900 lumen heeft, verbruikt daarentegen slechts ongeveer 10 watt. 

De lichtstroom wordt gemeten met een integrerende bol.

Verlichtingssterkte

Verlichtingssterkte (E) is een fotometrische grootheid die de lichtstroom beschrijft die op een oppervlak valt. Ze wordt gedefinieerd als de lichtstroom per oppervlakte-eenheid en wordt gemeten in lux (lx). Eén lux komt overeen met één lumen per vierkante meter (lm/m²).

• Formuleteken: E
• Eenheid: lm/m², lux, Lx
• Definitie: Quotiënt van de invallende lichtstroom en de oppervlakte.

De verlichtingssterkte geeft aan hoeveel lichtstroom op een bepaald oppervlak valt en beschrijft zo de helderheid die op dit oppervlak wordt waargenomen. Het is een belangrijke parameter in verlichtingsontwerp en -techniek.

Voorbeeld:

Op een zonnige dag kan de verlichtingssterkte buiten ongeveer 100.000 lux bedragen. Dit is een zeer hoge verlichtingssterkte en zorgt voor heldere, goed verlichte omstandigheden.

In een typisch kantoor bedraagt de aanbevolen verlichtingssterkte ongeveer 500 lux om een comfortabele en productieve werkomgeving te creëren. Dit wordt vaak gerealiseerd door plafondverlichting en bureaulampen.
 

Luminantie

Luminantie is een fotometrische grootheid die de indruk van helderheid beschrijft die een lichtbron op het menselijk oog maakt wanneer deze uit een bepaalde richting wordt bekeken. Ze wordt gedefinieerd als de lichtstroom per oppervlakte-eenheid van de bron en per eenheid ruimtehoek. De eenheid van luminantie is candela per vierkante meter (cd/m²).

• Formuleteken: L
• Eenheid: lm/(sr m²), cd/m²
• Definitie: Quotiënt van de uitgezonden lichtstroom en het product van het oppervlakte-element en de ruimtehoek.

De luminantie geeft aan hoe helder een lichtbron eruitziet wanneer deze vanuit een bepaald punt wordt bekeken. Ze houdt rekening met de richting en het oppervlak van de lichtbron en is een maat voor de waargenomen helderheid.

Voorbeeld:

Een computerscherm heeft doorgaans een luminantie van ongeveer 300 cd/m². Dit betekent dat het scherm een comfortabele en voldoende helderheid biedt voor normaal gebruik.

Lichtsterkte

Lichtsterkte is een fotometrische grootheid die de lichtstroom beschrijft die een lichtbron in een bepaalde richting binnen een ruimtehoek uitzendt. Ze wordt gemeten in candela (cd), waarbij één candela overeenkomt met één lumen per steradiaal (lm/sr).

• Formuleteken: I
• Eenheid: lm/sr, cd
• Definitie: Quotiënt van de in een bepaalde richting uitgezonden lichtstroom en het ruimtehoekelement.

De lichtsterkte geeft aan hoeveel lichtstroom een lichtbron in een bepaalde richting uitzendt. Ze is vooral nuttig voor het beschrijven van de richtingsverdeling van licht.

Voorbeeld:

Een krachtige LED-zaklamp kan een lichtsterkte van 1.000 candela hebben om een gebundelde lichtstraal te produceren die ver reikt.