Blog 

Was Lux und Lumen auslassen

Die Photometrie misst Licht anhand eines standardisierten Modells der visuellen Empfindlichkeit. Die Radiometrie misst optische Strahlung ohne diese Gewichtung für das menschliche Sehen. NIST unterscheidet diese Ansätze, weil Strahlung auch dann vorhanden sein kann, wenn sie wenig oder gar nichts zur sichtbaren Helligkeit beiträgt. [1]

Lumen beschreiben den Lichtstrom: die für das Sehen gewichtete optische Leistung. Lux beschreibt die Beleuchtungsstärke: den einfallenden Lichtstrom pro Flächeneinheit. Ein Lux entspricht einem Lumen pro Quadratmeter. Eine Lumenangabe allein bestimmt nicht die Beleuchtungsstärke an einer bestimmten Oberfläche, geschweige denn deren radiometrische Exposition. [2] [3]

Die Gewichtung verändert sich mit der Wellenlänge. Die CIE definiert die Beleuchtungsstärke über die spektrale Verteilung der Bestrahlungsstärke und die spektrale Hellempfindlichkeitsfunktion. Ein Luxwert ergibt daher keine eindeutige Bestrahlungsstärke, solange nicht auch das relevante Spektrum bekannt ist. Es gibt keinen universellen Umrechnungsfaktor von Lux in mW/cm² für alle Rotlichtquellen. [3]

Nahinfrarot macht die Lücke besonders deutlich

Betrachten wir zwei hypothetische Quellen mit identischer sichtbarer Rotlichtleistung an der Messfläche. Eine davon strahlt zusätzlich Nahinfrarot außerhalb des photometrischen Empfindlichkeitsbereichs ab. Eine ideale photometrische Messung würde denselben Luxwert ergeben, obwohl die zweite Quelle dort zusätzliche Strahlungsleistung liefert. Das folgt aus den Messdefinitionen und ist kein Test zweier Geräte. [1] [3]

Ein niedriger Luxwert kann deshalb nicht belegen, dass keine Nahinfrarotstrahlung vorhanden ist. Auch ein rotes Leuchten zeigt nicht, wie viel Nahinfrarot vorhanden ist. Für die sichtbaren und unsichtbaren Anteile sind geeignete spektrale Informationen nötig.

Welche Einheiten beschreiben die einfallende Hautexposition?

Bei konstanter einfallender Bestrahlungsstärke gilt für die Bestrahlung folgende Beziehung zwischen den Einheiten:

Bestrahlung (J/cm²) = Bestrahlungsstärke (mW/cm²) × Zeit (Sekunden) ÷ 1.000

Der Divisor rechnet Milliwatt in Watt um. Schwankt die Leistung, muss die Bestrahlungsstärke über die Zeit integriert oder ein korrekt gemessener Mittelwert für genau dieses Intervall verwendet werden. Das beschreibt die an einer Oberfläche ankommende Energie; es berechnet nicht, wie viel ein bestimmtes Gewebe absorbiert. [4] [5]

Zu einem Wert in mW/cm² gehören außerdem ein Messort und ein angegebener Spektralbereich. Eine einzelne Messung im Zentrum bestimmt nicht die Exposition an allen Stellen der Behandlungsfläche. Fragen Sie, ob der angegebene Wert einen Punkt, einen räumlichen Mittelwert oder ein Maximum beschreibt. Das sind Fragen zur Interpretation, keine Anweisungen zur Änderung der Geräteposition.

Auch ein vollständiger optischer Bericht liefert keine Behandlungsvorschrift. Die American Academy of Dermatology (AAD) weist darauf hin, dass Rotlichtstudien unterschiedliche Geräte, Zeitspannen und Forschungsfragen verwenden und dass die sicherste und wirksamste Menge für die Heimanwendung noch erforscht werden muss. [9]

Warum wirbt eine SAD-Lichttherapielampe mit Lux?

Der Begriff „Lichttherapie“ wird für verschiedene Zwecke verwendet. Das National Institute of Mental Health beschreibt helle Lichttherapielampen für eine saisonale affektive Störung mit winterlichem Verlauf (SAD), darunter eine Lampe mit 10.000 Lux. Das ist eine Beschreibung der Behandlung einer Stimmungsstörung mit hellem Licht, kein Zielwert für die LED-Exposition der Haut. [6]

Die gemeinsame Bezeichnung macht diese Geräte oder ihre Expositionsanweisungen nicht austauschbar. Der Luxwert einer SAD-Lampe lässt sich nicht in eine Rotlicht-/NIR-Hautroutine übernehmen, und der J/cm²-Wert eines Hautgeräts belegt nicht dessen Eignung zur SAD-Behandlung. Dieser Vergleich erklärt die Terminologie; er enthält kein Protokoll zur Behandlung einer Stimmungsstörung.

Warum eine Helligkeits-App keine Exposition zertifizieren kann

Für den von einer App angezeigten Wert muss eine Messmethode definiert sein. In seinen Entwickler-FAQ erklärt das Physikexperiment-Projekt phyphox, dass der Luxwert eines Smartphone-Lichtsensors und eine kamerabasierte Helligkeitsmessung unterschiedliche optische Größen betreffen. Ein Kamerabild ist nicht automatisch eine Messung der Beleuchtungsstärke. [7]

Bei einer App, die Lux angibt, bleibt die oben beschriebene Lücke bei den spektralen Informationen bestehen. Gibt eine App Bestrahlungsstärke an, prüfen Sie, wie dieser Wert ermittelt wird: durch direkte Messung, ein angenommenes Spektrum oder die Umrechnung einer anderen Größe. Eine radiometrische Einheit auf dem Bildschirm bestätigt für sich genommen nicht das Ergebnis.

Eine Zertifizierung würde Belege für das tatsächlich verwendete Smartphone, den Sensor oder das Zubehör, die Softwaremethode, den Spektralbereich und die Messbedingungen erfordern. Für diesen Artikel wurde keine App getestet; er macht keine Genauigkeitsaussage zu einer bestimmten App. Die NIST-Referenz zur Kalibrierung der spektralen Bestrahlungsstärke beschreibt eine Messskala mit Rückführbarkeit und angegebenen Unsicherheiten; ihr Abstract validiert keine Smartphones und liefert keine Prüfmethode für zu Hause. [8]

Messgeräte für Verbraucher sind nicht automatisch ungeeignet

Ein korrekt charakterisiertes Luxmeter kann für die Beleuchtungsstärke nützlich sein. Ein Radiometer kann für die Bestrahlungsstärke nützlich sein, wenn Detektorempfindlichkeit, Kalibrierung und Messbereich zur Quelle passen. Entscheidend ist, ob das Instrument für die gemessene Größe und das Spektrum geeignet ist, nicht ob es an Verbraucher verkauft wird.

Fragen Sie bei Rotlicht-/NIR-Mischungen, wie das Instrument jedes Wellenlängenband berücksichtigt. Eine Kalibrierung für ein Spektrum belegt allein keine Genauigkeit für ein anderes. Die folgende Checkliste fragt nach den Belegen, die zur Bewertung dieser Eignung nötig sind; sie behauptet nicht, dass jedes Instrument versagt.

Was sollte ein optischer Messbericht offenlegen?

Nutzen Sie diese Fragen beim Interpretieren eines Berichts oder beim Einholen von Erläuterungen. Sie verbinden die CIE-Definitionen mit den Kalibrierungsprinzipien von NIST; sie sind eine redaktionelle Prüfcheckliste, kein internationaler Behandlungsstandard. [4] [8]

• Größe und Einheiten: Beschreibt der Wert Beleuchtungsstärke, Bestrahlungsstärke oder Bestrahlung?
• Spektrum: Welche Wellenlängenbänder sind enthalten? Werden sichtbares Rotlicht und NIR getrennt oder zusammen angegeben?
• Geometrie: Wo liegt die Messebene, und welche Entfernung, Ausrichtung und Stichprobenmessungen in der Behandlungsfläche wurden verwendet?
• Betriebszustand: Welcher Modus und welche Einstellung wurden getestet? Beschreibt der Wert eine konstante Leistung, einen Spitzenwert oder eine zeitlich gemittelte Leistung?
• Eignung des Instruments: Welcher Detektor und welche Kalibrierung wurden verwendet, und wie wurde die spektrale Empfindlichkeit berücksichtigt?
• Unsicherheit: Welche Unsicherheit geht mit dem Ergebnis einher, und worauf stützt sich die angegebene Rückführbarkeit?

Enthält ein Bericht nur „Helligkeit“, Lumen oder Lux, bleibt die Frage nach der Hautexposition ungeklärt. Fehlende Informationen sind ein Grund, Erläuterungen einzuholen, nicht die Dauer zu verlängern oder näher an das Gerät heranzurücken.

Häufige Fragen

Lässt sich Lux überhaupt in Bestrahlungsstärke umrechnen?

Ja, unter definierten Bedingungen. Bei bekanntem Spektrum und einer geeigneten Beleuchtungsstärkemessung kann die photometrische Beziehung eine spektrumspezifische Umrechnung ermöglichen. Ein gemessenes Spektrum ist etwas anderes als die Annahme, dass jede als „rot“ bezeichnete Quelle dieselbe Verteilung hat. Die Umrechnung legt zudem keinen Behandlungszielwert fest. [3]

Beweist die Übereinstimmung zweier Messgeräte die Genauigkeit?

Übereinstimmung allein belegt weder Rückführbarkeit noch Unsicherheit. Beide Instrumente könnten auf derselben ungeeigneten spektralen Annahme beruhen. Fragen Sie nach Kalibrierung und Validierung der Messwerte, statt Übereinstimmung als Zertifizierung zu betrachten. Diese messtechnische Schlussfolgerung ergibt sich aus der Notwendigkeit einer dokumentierten Kalibrierungsgrundlage. [8]

Löst die Multiplikation von Lux mit der Zeit das Problem?

Nein. Daraus ergibt sich eine photometrische Exposition in Luxsekunden, die die visuelle Gewichtung beibehält. Die CIE unterscheidet Belichtung von Bestrahlung. Das Hinzufügen eines Zeitwerts macht daraus keine J/cm². [5]

Der sinnvolle nächste Schritt

Geht es um Hautexposition, fordern Sie einen radiometrischen Bericht mit spektralem, räumlichem und zeitlichem Kontext an. Bewerten Sie dann dessen Relevanz für die Anweisungen des jeweiligen Geräts und den vorgesehenen Einsatz. Helligkeit allein reicht für keinen dieser Schritte aus.