Luminanz
Englisch: luminance
Der in eine bestimmte Richtung abgegebene Lichtstrom geteilt durch das Produkt aus der zur Richtung senkrecht projizierten Fläche des Quellenelements und dem diese Richtung enthaltenden Raumwinkel (d. h. Lichtstärke je Flächeneinheit), gemessen in Stilb oder Apostilb.
Leuchtdichte: Helligkeit pro Flächeneinheit in eine bestimmte Richtung
Leuchtdichte ist das Maß dafür, wie hell eine Oberfläche oder Lichtquelle erscheint, wenn man sie aus einem bestimmten Winkel betrachtet. Sie quantifiziert die Lichtstärke pro Flächeneinheit, ausgedrückt in Candela pro Quadratmeter (cd/m²), Stilb (sb) oder Apostilb (asb). Anders als die Beleuchtungsstärke, die das auf eine Oberfläche auftreffende Licht misst, beschreibt die Leuchtdichte das Licht, das eine Oberfläche verlässt und das Auge des Beobachters erreicht. Ein Neonschild, eine LED-Anzeige, eine von Sonnenlicht beleuchtete angestrichene Wand und die Sonne selbst haben alle messbare Leuchtdichtewerte.
Die Definition hängt von der "projizierten Fläche" ab: der scheinbaren Größe der Oberfläche aus der Betrachtungsrichtung. Eine glänzende Oberfläche, von vorne betrachtet, hat eine vernachlässigbare projizierte Fläche und daher eine sehr niedrige scheinbare Leuchtdichte, obwohl die Oberfläche selbst die gleichen Photonen reflektiert. Deshalb bleibt eine Kinoleinwand bei frontaler Betrachtung hell, wird aber aus extremen Winkeln dramatisch dunkler. Die Messung erfordert immer die Angabe einer Richtung, wodurch Leuchtdichte eine gerichtete Größe ist, anders als Beleuchtungsstärke, die richtungsunabhängig ist.
In der praktischen Arbeit ist Leuchtdichte in der Displaytechnologie, Fotografie und Visionswissenschaft entscheidend. Monitoryersteller geben die Spitzenleuchtdichte an, oft 300 bis 500 cd/m² für Bürodisplays, bis zu 1500 cd/m² für hochhelle Außendisplays. Die menschliche Wahrnehmung passt sich stark an Leuchtdichtewerte an: Eine 100 cd/m² Oberfläche wirkt gleich hell, ob die umgebende Szene bei 50 oder 200 cd/m² liegt, aber der absolute Wert bestimmt, ob Blendung, Unbehagen oder Sichtbarkeitsprobleme auftreten. Diese Anpassung ist der Grund, warum Scheinwerferleuchtdichte-Standards existieren: oberhalb von etwa 1000 cd/m² erfahren entgegenkommende Fahrer blendende Beeinträchtigung.
Häufige Fehler und Messwirklichkeit
Verwechslungen zwischen Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke sind verbreitet. Beleuchtungsstärke nutzt Lux (lm/m²), Leuchtdichte nutzt Candela pro Quadratmeter. Eine Oberfläche mit 1000 Lux Beleuchtungsstärke könnte völlig unterschiedliche Leuchtdichte haben, je nach Reflexionsgrad: Eine matte weiße Wand könnte 300 cd/m² erreichen, während eine glänzend schwarze Wand unter denselben 1000 Lux nur etwa 30 cd/m² misst. Leuchtdichte messen erfordert ein Leuchtdichte-Messinstrument, das die Oberfläche aus einem festen Winkel betrachtet, typischerweise innerhalb eines engen Betrachtungskegels. Smartphone-Lichtsensoren messen Beleuchtungsstärke, nicht Leuchtdichte, und liefern nutzlose Zahlen für Display- oder Beleuchtungsplanung.
Leuchtdichte hängt auch stark von der Oberflächenbeschaffenheit ab. Ein vollkommen diffuser (Lambertscher) Reflektor behält konstante Leuchtdichte unabhängig vom Betrachtungswinkel bei; reale Materialien weichen von diesem Ideal ab. Spiegelnde (spiegelähnliche) Oberflächen zeigen Leuchtdichte nur in der Richtung des reflektierten Lichts. Die meisten Industrieoberflächen liegen zwischen diesen Extremen. Dieses Richtungsverhalten ist wichtig für die Inspektionsbeleuchtung, wo die Leuchtdichte unter dem tatsächlichen Betrachtungswinkel gemessen werden muss, den menschliche Inspektoren oder Bildverarbeitungssysteme nutzen.