Liebe Lichtinteressierte, leider herrscht unter den Verbrauchern oft noch ein Informationsdefizit im Bezug auf Licht im Allgemeinen und speziell in Bezug auf LEDs. Mit diesem Reader, will ich versuchen, Ihnen die grundlegenden Begriffe des Fachjargons etwas näher zu bringen, sodass Sie in der Lage sind, die oftmals ausführlich bereitgestellten Informationen besser zu verstehen. Dieses „Fachwissen“ kann Ihnen auch helfen, den Grund von Preisunterschieden optisch ähnlicher Produkte zu verstehen bzw. Energieeinsparungspotenziale in Ihren eigenen vier Wänden zu erkennen.
Auf folgende Begrifflichkeiten wird auf den folgenden Seiten eingegangen:
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Inhaltsverzeichnis
Welches Licht für welchen Zweck?
Kelvin
Die Lichtfarbe von Leuchtmitteln und somit auch von ganzen Leuchten mit integriertem Leuchtmittel (speziell LEDs) wird in Kelvin gemessen. Dabei wird die Farbe des Lichtes in einer Farbtemperaturskala, welche in Kelvin (K) gemessen wird, angegeben.
Die Kelvin-Temperaturskala beginnt entgegen der Celsius-Skala nicht mit dem Gefrierpunkt 0°, sondern mit dem sogenannten absoluten Nullpunkt, der bei ca. – 273° Celsius liegt. Daraus abgeleitet entsprechen 0° Celsius folgerichtig 273° Kelvin oder 100° Celsius (273°+100°) 373° Kelvin.
Die Farbtemperatur gibt dabei an, wie hoch man einen glühenden Körper erhitzen müsste, sodass er in der gleichen Lichtfarbe leuchtet wie das Licht einer so gekennzeichneten Lichtquelle.
Beispiel: Ist eine Leuchtquelle mit 2700 Kelvin gekennzeichnet, entspricht die Lichtfarbe dieser Quelle einem glühenden Körper bei ca. 2427° C.
Bei Glühlampen entspricht die maximale Farbtemperatur etwa der Wendeltemperatur. Diese ist wegen der Schmelztemperatur des Wolframs auf 3400 K beschränkt.
Fazit: Je höher die Kelvinzahl einer Lichtquelle, desto heller die Lichtfarbe und je niedriger die Kelvinzahl, desto wärmer und rötlicher die Lichtfarbe. Das Spektrum reicht also von wohlig warmem Licht (2700K) bis zu gleißend hellem Licht (6000K).
Kelvinangaben einzelner Lichtquellen / Lampen
| Lichtquelle | Kelvinbereich |
| Kerze | 1950 K |
| Historische Kohlefadenlampe | 2100 K |
| Glühlampe / Glühbirne | 2500 – 2900 K |
| Halogenlampe | 2800 – 3500 K |
| Natriumdampf-Hochdrucklampe | 3000 – 4000 K |
| Leuchtstofflampe | 2800 – 6000 K |
| Sonnenlicht | 5000 – 6000 K |
Einteilung der verschiedenen Weißtöne des Lichtes
| Bezeichnung | Farbtemperatur | Beschreibung | Wirkung auf den Menschen |
| warmweiß (ww) | unter 3300 K | gelbweißes Licht | als gemütlich und behaglich empfunden |
| neutralweiß (nw) | 3300 bis 5300 K | weißes Licht | sachliche Atmosphäre, Kunstlichtcharakter |
| tageslichtweiß (tw) | über 5300 K | tageslichtähnliches Licht | wirkt technisch, anregend, „beißt“ sich nicht mit einfallendem Tageslicht |
Welches Licht für welchen Zweck?
Diese Frage müssen Sie sich zum Teil selbst beantworten, da jeder Mensch ein anderes Wohlbefinden bei gegebener Lichtfarbe hat, allgemein gilt jedoch:
-je niederer das Licht, desto wärmer die Lichtfarbe
-je nördlicher man sich bewegt, wird das nachgefragte Licht umso kühler
-Arbeitslicht ist ebenfalls stets kühl und somit etwas nüchtern zu halten
-dekorative Leuchten oder Schlafraumleuchten hingegen im warmen Farbton
-Kunstobjekte sollten mit neutralweißem Licht in Szene gesetzt werden um Ihre Aussage nicht zu schwächen oder gar zu verfälschen.
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Lumen
In der Regel misst man die Leistungsfähigkeit von elektronischen Geräten in der Einheitengröße Watt (W). Die Helleempfindlichkeit unserer Augen richtet sich aber nicht nach der tatsächlich erbrachten Strahlungsleistung, sondern nur nach einem Teil, der für das Auge wirksamen Lichtstrahlen. Hinzu kommt die Tatsache, dass je nach Lichtquelle ein Großteil der verbrauchten Leistung in Form von Wärmeenergie verloren geht.
Aus genau diesem Grund misst man die „Leistung“ von Lampen und Leuchtmitteln nur in dem für unsere Augen wahrnehmbaren Lichtstrom (Ω) welcher in der Einheit Lumen (lm) bemessen wird.
Die Einteilung von Leuchtmitteln nach Energieeffizienzklassen orientiert sich ebenfalls an dem wahrnehmbaren Lichtstrom, hier wird angegeben wie viel „wahrnehmbares“ Licht (gemessen in Lumen) eine Lampe mit einer gegebenen Eingangsleistung (gemessen in Watt) produzieren kann.
Beispiel: Eine 60 Watt Glühbirne ist vom Lumenwert her vergleichbar mit einer 12 Watt Energiesparlampe.
Quelle: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Energieeffizienz_100W.png&filetimestamp=20110310184248 08.07.2011
Energietabelle
Nach der Richtlinie RL98/11/EG (EnVKV) müssen Lampen und Leuchtmittel zukünftig auch auf ihre Wirtschaftlichkeit hin gekennzeichnet werden. Hierfür wurde vonseiten der EU eigens eine Tabelle entworfen, die derzeit von A++ bis G reicht. A++ repräsentiert dabei die höchste Lichtausbeute / Effizienz. Je größer der Quotient aus „wahrnehmbaren“ Licht zu „benötigter“ Leistung, desto effizienter arbeitet die Lampe und umso höher ist die sogenannte Lichtausbeute.
Halogen- und Glühlampen sind dabei wesentlich weniger effizient als Leuchtstofflampen. Innerhalb der Kategorie der Leuchtstofflampen gibt es auch Unterschiede bezüglich Lichtausbeute und Lebensdauer. Beim Einsatz von Leuchtstofflampen sind außerdem das Betriebsverhalten und ihre Eigenschaften zu berücksichtigen: Einschaltdauer, Umgebungstemperatur, Bündelungsfähigkeit etc..
Das sogenannte Energieetikett ist eine EU-Warendeklaration für Glüh-, Halogen- und Leuchtstofflampen, welches zusätzlich zur Energieeffizienzklasse auch die Leistung in Lumen, Leistungsaufnahme in Watt und Lebensdauer in Lichtstunden einer Lampe vermerkt.
Der Lichtstrom stellt die kumulierte Lichtleistung einer Lichtquelle, das heißt, die Summe der Lichtstrahlung einer Lampe in allen Richtungen, dar.
Der Lichtstrom wird deshalb meist für rundumstrahlende Lichtquellen angegeben.
Eine Glühbirne mit 1000 Lumen ist daher nicht vergleichbar mit LEDs selbiger kumulierter Lumenzahl, da diese ein gerichtetes Licht darstellen und zumindest auf einer direkt beleuchteten Fläche wesentlich heller machen würden als die frei streuende / rundum abstrahlende Glühbirne
| Leuchtmittel | Anschlussleistung | Lichtstrom | Lichtausbeute | Effizienzfaktor* |
| Glühlampe | 100W / 220V | 1500 lm | 15 lm/W | 100% |
| HV Halogenlampe IRC | 250W / 220V | 5500 lm | 22 lm/W | 146% |
| LED | 9,5W | 1000lm | 105 lm/W | 700% |
| Leuchtstofflampe TCT | 26W | 1800 lm | 69 lm/W | 460% |
| Leuchtstofflampe TCL | 36W | 2900 lm | 80 lm/W | 533% |
| Hochdruckentladungslampe CDM | 150W | 14000 lm | 86 lm/W | 753% |
| Leuchtstofflampe T5 | 35W | 3650 lm | 104 lm/W | 693% |
| Natrium Niederdrucklampe | 180W | 32000 lm | 177 lm/W | 1180% |
*Basis ist die Glühbirne
Maximale Lichtausbeute ist nicht des Rätsels Lösung:
Da unser Auge die höchste Empfindlichkeit im Spektralfarbbereich der Natriumniederdrucklampe hat, ist deren Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Lichtquellen extrem hoch. Jedoch ist beim monochromatischen Licht (lediglich Wiedergabe einer definierten Frequenz/Spektralfarbe) kein Farbsehen möglich.
Bsp.: Ein roter Ball wäre von einem grünen nicht zu unterscheiden, obgleich
man beide in Bezug auf die Struktur sehr gut und scharf sehen könnte.
Fazit zur Lichtausbeute:
Die Energieeffizienz ist zweifelsohne eine wichtige Größe, um Energieeinsparungspotenziale aufzudecken, sowie das Energieetikett eine geeignete Maßnahme um den Verbrauch von Lampen für Endverbraucher transparent zu gestalten. Es sollte dennoch niemand bei der Planung seiner Beleuchtung die Effekte, die mit einem speziellen Typ Lampe einhergehen, ungeachtet lassen. Die realitätsgetreue Farbwiedergabe von Betrachtungsobjekten, sowie jene Empfindungen, die mit einer bestimmten Lichtfarbe einhergehen, sind Qualitätsmerkmale des Wohlbefindens und der Ästhetik! Hier gilt es oft abzuwägen, wie oft und lange eine Leuchte und somit auch ihr(e) Leuchtmittel / Lampe, im täglichen Einsatz ist.
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Lux
Die Einheit Lux lx (lateinisch für Licht) ist abgeleitete aus dem Lichtstrom gemessen in Lumen lm und der sogenannten Emittergröße (Beleuchtungsfläche) gemessen in m², Lux kann folglich als spezifischen Lichtausstrahlung / Beleuchtungsstärke bezeichnet werden, da sie „Licht pro Fläche“ misst.
Formel: 1 lx = 1 lm/m²
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CRI- oder RA-Wert
Der RA-Wert (Ra steht für den Mittenrauwert) oder auch CRI-Index (englisch für colour-rendering-index) bezeichnet die Qualität / Genauigkeit der realitätsgetreuen Farbwiedergabe-Eigenschaften eines Leuchtmittels. Je höher der RA- / CRI-Wert eines Leuchtmittels, desto besser ist ein farbechtes Sehen möglich und der maximale Wert liegt bei 100 (100%).
Die Beurteilung der Farbwiedergabe
Die Beurteilung der Farbwiedergabe erfolgt mit einem Satz von 14 Testfarben, 8 ungesättigte Farbtöne und 4 gesättigte Farbtöne sowie ein spezielles Blattgrün und ein der menschlichen Haut ähnlicher Farbton dienen als Bemessungsgrundlage für den RA-Wert. Die Farbwiedergabe unter der zu bewertenden Lichtquelle wird für jedes dieser Farbmuster mit dem Licht eines Temperaturstrahlers mit der ähnlichsten Farbtemperatur (also etwa gleicher Lichtfarbe) verglichen. Der höchste Wiedergabewert von RA wird mit 100 angegeben, dies tritt ein, wenn die betrachtete Lampe praktisch nicht von der Bezugsquelle abweicht. Mit dieser Lampe beleuchtet, können alle Farben eines Gegenstandes unverändert erkannt werden und erscheinen einem Betrachter als „natürlich“. Je mehr der Farbwiedergabeindex Ra von 100 abweicht, umso weniger getreu werden die Farben der beleuchteten Gegenstände wiedergegeben.
Die Farbwiedergabe ist ein Qualitätsmerkmal der Lichtquelle. Das Tageslicht sowie Halogen,- und Glühlampenlicht haben wegen des kontinuierlichen Strahlen-Spektrums die besten Farbwiedergabeeigenschaften. Leuchtstoff,- Hochdrucklampen und LED haben je nach Preisklasse und Herstellungsart tiefere Werte.
Farbwiedergabestufen (RA) verschiedener Lampen
| Lampe | RA-Index |
| „echtes“ Tageslicht, Glühlampe (nahezu) | 100 |
| Leuchtstofflampen, Fünfbandenlampen | >90 |
| Halogen-Metalldampflampen mit Keramikbrenner | >90 |
| Leuchtstofflampen, Dreibandenlampen | >80 |
| Kompaktleuchtstofflampen, Energiesparlampen | 80-89 |
| Halogen-Metalldampflampen | 65-85 |
| Leuchtstofflampen, Standardlampen | 60-75 |
| Quecksilberdampf-Hochdrucklampen | 40-59 |
| Natriumdampf-Hochdrucklampen | 20-39 |
| Natriumdampf-Niederdrucklampen | <20 |
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LED
Leuchtdioden auch kurz LED (englisch für light-emitting-diode), gehören zu den Lumineszenzstrahlern. Es handelt sich dabei um Halbleiterdioden, die bei Stromdurchfluss aus der Sperrschicht heraus Licht abgeben (emittieren). Halbleiter haben einen kristallinen Aufbau und sind teilweise elektrisch leitfähig. Wird einem Elektron des Halbleiters in der Grenzschicht genügend elektrische Energie zugeführt, wird es aus seinem Verband herausgelöst und wandert von der negativ-dotierten auf die positiv-dotierte Seite. Bei diesem Übergang wird Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge frei.
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Die Geschichte der LED:
Rote und grüne LEDs als Anzeigelampen gibt es seit 1960. Die blauen LEDS, die zur Erzeugung von weißem Licht nötig sind, existieren seit 1995. Die ersten weißen LEDs entstanden um das Jahr 2000. Zur Erzeugung von weißem Licht wird bei einer blauen LED mittels Leuchtstoff gelbes Licht beigemischt. Durch die additive Farbmischung entsteht also weißes Licht. Seit 2010 gibt es leistungsstarke Power-LEDs, deren Wirkungsgrade inzwischen bei bis zu 100 lm/W liegen.
Innerhalb der letzten Jahre ist die LED in der Wohnraumbeleuchtung zu einer festen Größe geworden und nicht mehr wegzudenken. Die filigranen LEDs ermöglichen nicht nur neue Formsprachen dank Ihrer flachen Bauweise, sondern ermöglichen mittlerweile eine energiesparende Beleuchtung ohne Abstriche. Die qualitativ hochwertigen LEDs sind derzeit in den Lichtfarben 2700K, 3000K, 3500K und 4000K erhältlich und bieten so je nach Einsatzgebiet und Vorliebe stets das richtige Licht. Farbwiedergabewerte von 95 und eine Lichtausbeute von bis zu 100 lm/Watt überzeugen ebenso wie die Lebensdauer die weit über den herkömmlichen Leuchtmitteln liegt. Ihre Schlagfestigkeit ist in der Wohnraumbeleuchtung lediglich ein netter Nebeneffekt jedoch im Außenbereich ggf. schon ein Kaufargument.
Im Zeitalter stark steigender Energiekosten werden die Effizienzklassen von Lampen und somit auch von Leuchten ein immer bedeutenderer Bestandteil der Kaufentscheidung, jedoch sollte man stets bedenken, dass Farbtemperatur und Lichteffizienz gegeneinander konkurrieren. Eine Ausnahme bildet dabei die neue Generation Warmton-LED, diese sind bei gleicher Farbtemperatur energieeffizienter.
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Binning
Bei der Produktion von Leuchtdioden gibt es kleine, fertigungsbedingt Abweichungen der Farbtemperatur bzw. der Helligkeitswerte einzelner LEDs aus einer Charge. Speziell im direkten Vergleich (Kombination mehrerer LEDs in einer Leuchte oder unterschiedlicher LED-Leuchten nebeneinander) kann dies deutlich auffallen. Die Leuchtdioden werden nach der Fertigung klassifiziert und entsprechend in Klassen, die sogenannten Bins eingeteilt. Je enger die Schwellenwerte der einzelnen Klassen im Bezug auf Farbtemperatur und Helligkeit definiert sind (von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich), desto hochwertiger die LEDs . In dieser Tatsache ist oft der Preisunterschied von LED-Leuchtmitteln und LED-Leuchten begründet, da der nötige Ausschuss der LED-Produktion zur Erreichung der definierten Schwellenwerte und der herstellungstechnische Mehraufwand dadurch expotenziell höher werden.
Ich hoffe Ihnen mit diesem kurzen Reader den ein oder anderen, vorher unverständlichen Begriff, zugänglicher gemacht zu haben.
Marius Wetzel
Geschäftsführer Lampenonline GmbH
