Grundlagen der Lichttechnik KOMPENDIUM 2. Auflage

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1 Dietrich Gall Grundlagen der Lichttechnik KOMPENDIUM 2. Auflage ULB Darmstadt Illllllllllllllllllllll Pflaum

2 Inhaltsverzeichnis Teil A: Grundlagen 7 1. Photonenenergie, Wellenlänge, Frequenz, Wellenzahl 8 2. Spektrale Verteilung und spektrale Größen Spektral bewertete Größen (Integrale Wirkung) Fläche und Flächenprojektion, Raumwinkel und Raumwinkelprojektion Fläche und Flächenprojektion Raumwinkel und Raumwinkelprojektion Energetische, photonentechnische und lichttechnische Grundgrößen Strahlungsfluss, Photonenstrom, Lichtstrom Spezifische Ausstrahlung, spezifische Photonenausstrahlung, spezifische Lichtausstrahlung (M) Strahlungsenergie, Photonenzahl, Lichtmenge (Q) Strahlstärke, Photonenstrahlstärke, Lichtstärke (I) Bestrahlungsstärken, Photonenbestrahlungsstärken, Beleuchtungsstärken (E) Bestrahlung, Photonenbestrahlung, Belichtung (H) Strahldichte, Photonenstrahldichte, Leuchtdichte (L) Zusammenstellung der lichttechnischen Größen Beziehungen zwischen den Grundgrößen , Photometrisches Grundgesetz Raumwinkelprojektionsgesetz und photometrisches Entfernungsgesetz Parameter von LAMBERT-Strahlern Spezielle Größen; Raumbeleuchtungsstärken und Pupillenlichtstärke Pupillenlichtstärke Räumliche Beleuchtungsstärken Abgeleitete Größen : Energetische und lichttechnische Materialeigenschaften und -kennzahlen Allgemeine Definition der Stoffkennzahlen Reflexion, Transmission und Absorption Reflexion ( Albedo") Reflexionsgrad Optische Dichte (Schwärzung) in Reflexion Strahldichte- und Leuchtdichtefaktoren in Reflexion Reflexionskoeffizient Rückstrahlwert Zusammenhänge zwischen den Reflexions-Stoffkennzahlen Transmission Transmissionsgrad Optische Dichte in Transmission Strahldichte-und Leuchtdichtefaktoren in Transmission Transmissionskoeffizient 53

3 Absorption Zusammenhänge zwischen Reflexions-, Transmissions- und Absorptionseigenschaften Licht- und Strahlungsparameter an Grenzflächen und in Volumina Leuchtdichte- bzw. Strahldichte in Medien mit unterschiedlicher Brechzahl Veränderung der Licht- und Strahlungsparameter durch Absorption, Streuung und Emission Optisch klare Medien Reflexion (Spiegelnde Reflexion) Transmission (Optisch klare Medien) Gesamttransmissionsgrad von Filterkombinationen Kombination von Transmission-und Emission Streuende Materialien Licht- und Strahlungsparameter bei stark streuenden Materialien Licht- und Strahlungsparameter in optisch trüben Volumina Weitere Streuungskennzahlen Empfängerkennzahlen Relevante Strahlungs- und Lichtgrößen für die Empfängerbewertung Gesamt- und differenzielle Empfindlichkeit Spektrale Empfindlichkeit Aktinität Lichtempfindlichkeit in der photografischen Sensitometrie Wirkungsgrade Lichtausbeute Strahlungsausbeute Optischer Nutzeffekt Photometrisches Strahlungsäquivalent Beziehungen zwischen Lichtausbeute, Strahlungsausbeute und optischem Wirkungsgrad Leuchtenwirkungsgrad Raum- und Beleuchtungswirkungsgrade Verstärkungszahl, Verstärkungsfaktor einer Leuchte Grundbeziehungen der technischen Optik Grundgesetze Lichtausbreitung, Brechzahl Brechungsgesetz Reflexionsgesetz : Totalreflexion Lichtlenkung und Abbildung Lichtlenkung am Reflektor Elementare Reflektorformen Lichtlenkung am Prisma Beziehungen der idealen Abbildung (Linse) Lichtlenkung bei elementaren Linsenformen Blenden und Licht in optischen Systemen 86

4 Gesichtsfeldblende Öffnungsblende und Blendenzahl Licht im optischen System Berechnung der Beleuchtungsstärke außerhalb der Abbildungsebene Geometrische Grenzentfernung in einem Punkt Photometrische Grenzentfernung Licht in optischen Freiflächenformen 93 Teil B: Licht- und Strahlungsberechnung Formeln für den Raumwinkel und die Raumwinkelprojektion Raumwinkel und Raumwinkelprojektion bei Kugelabschnitt und Kugelschicht Raumwinkelprojektion bei rechteckigen Flächen Überblick über die lichttechnischen Grundgrößen Zusammenstellung der lichttechnischen Grundgrößen LI( >E-Haus Formeln für Elementarstrahler Primärstrahler Sekundärstrahler Lichttechnische Parameter Zusammenhänge zwischen den Stoffkennzahlen Formeln zur Berechnung der Beleuchtungsstärke Beleuchtungsstärke unter großen leuchtenden Flächen Berechnung bei winkelabhängiger Leuchtdichte Berechnung bei konstanter Leuchtdichte über der Fläche und dem Ausstrahlungswinkel Kreisrunde Flächen...: Rechteckige Flächen Beleuchtungsstärke unter kleinen leuchtenden Flächen ( Punkf'-Strahler) Varianten für das photometrische Entfernungsgesetz Gültigkeitsgrenzen der Anwendung des photometrischen Entfernungsgesetzes Formeln zur Berechnung der Leuchtdichte Leuchtdichte bei LAMBERT-Strahlern Leuchtdichte bei spiegelnder Reflexion bzw. bei optisch klarer Transmission Leuchtdichte bei beliebiger Reflexions- bzw. Transmissionsverteilung Formeln zur Berechnung des Lichtstromaustausches Ausgangsgleichungen Lichtstromaustausch zwischen zwei kleinen Flächen Lichtstromaustausch zwischen einer kleinen u. einer großen kreisrunden Fläche Lichtstromaustausch zwischen zwei großen Flächen Kreisrunde Flächen Rechteckige Flächen Bestimmung des Lichtstromaustausches aus der Beleuchtungsstärkeverteilung Bestimmung des Lichtstromes aus dem zonalen Lichtstromdiagramm 120

5 7. Wirkungsgradverfahren zur Bestimmung des Lichtstromaustausches, der Beleuchtungsstärke und der Leuchtdichte Grundlagen des Wirkungsgradverfahrens Berechnung der lichttechnischen Parameter Berechnung in der Nutzebene Berechnung auf den Wänden Berechnung auf der Decke Genauigkeitsbetrachtungen zum Verfahren Lichtkästen (Transparente) und Lichtdecken Formeln für spezielle Anwendungen Lichtübertragungselemente Lichtübertragung in Licht- und Bildleitern Lichtübertragung mit prismatischen Funktionselementen Übertragung und Lichtlenkung bei einfachen prismatischen Elementen Übertragung in prismatischen Hohlleitern (Hollow Lightguides) Übertragung in Lichtrohren Licht und Kamera Belichtung bei variabler Belichtungszeit Belichtung bei festen Belichtungszeiten Belichtung mit Blitzlicht Licht und Projektion Projektionsgeräte (Projektoren) Bildwände 146 Teil C: Aufgaben zur Licht- und Strahlungsberechnung 149 Teil D: Anhang 173 Teil E: Literaturverzeichnis 193 Teil F: Verwendete Größen und ihre Formelzeichen 197 Teil G: Stichwortverzeichnis 207