Kurzinfo zum Beleuchtungschaos


von Prof. Jürgen Plate

Lampen, Lumen, Lux, Watt und Kelvin
Kurzinfo zum Beleuchtungschaos

2009 hat die EU beschlossen, "ineffiziente" Leuchtmittel (Lampen) stufenweise aus dem Verkehr zu ziehen. Deshalb verschwand nach der 100-W- und der 75-W-Glühlampe am 1. September 2011 auch die 60-W-Glühlampe aus den Verkaufsregalen. An die Stelle der Glühlampe tritt eine Vielzahl an alternativen Techniken. Glühbirnen sind also böse, Halogenlampen etwas weniger böse, Energiesparlampen mal böse mal gut und LED-Leuchten immer gut - oder wie oder was? Bei den neune Lampen sagt die Wattzahl auch nichts mehr über deren Helligkeit aus. Andere Kennwerte sollen dem Verbraucher die Orientierung erleichtern.

Ganz so einfach ist es doch nicht. Das fängt schon damit an, dass Energiesparlampen eigentlich Leuchtstofflampen sind, genauer Kompaktleuchtstofflampen. Deshalb soll mit einem Überblick der verschiednen Beleuchtungskörper begonnen werden. Nebenbei: Als "Lampen" oder "Leuchtmittel" bezeichent der Fachmann die reinen Beleuchtungskörper, wogegen das Drumherum mit Fuss, Fassung und Lampenschirm als "Leuchte" bezeichet wird. Der "Lampenschirm" müsste deshalb eigentlich auch "Leuchtenschirm" heissen.

Lampentypen

Die Glühbirne gehört zu den ältesten elektrischen Lichtquellen. Sie wurde 1854 vom deutschen Uhrmacher Heinrich Goebel erfunden und 1879 von Edison zur produktionsreife Glühbirne weiterentwickelt. Bei der Glühlampe handelt es sich um einen sogenannten Temperaturstrahler. Im Inneren bringt elektrischer Strom einen gewendelten Wolframdraht zum Glühen. Dabei werden nur ca. 5% der Energie in Licht umgewandelt, der Rest wärmt das Zimmer. Eine Glühlampe hat eine Lebensdauer von ca. 1000 Stunden.

Durch den Zusatz von Halogenen wird aus der normalen Glühlampe eine Halogen-Glühlampe. Die Halogene fangen die vom Glühfaden verdampften Wolframatome wieder ein und transportieren sie zu ihm zurück. Halogen-Glühlampen sind bis zu 50% heller und halten etwa doppelt so lange wie konventionelle Glühlampen. Sie sind auch meist deutlich kleiner und erzeugen brillantes Licht, das weißer ist als das der Glühlampe. Am weitesten verbreitet sind die Niedervolt-Versionen, die besonders klein und wirtschaftlich sind. Allerdings benötigen sie einen Transformator oder ein Vorschaltgerät, das die Netzspannung auf 12 Volt reduziert. Halogenlampen in Hochvolt-Technik dienen als direkten Ersatz konventioneller Glühlampen.

Leuchtstofflampen erzeugen rund 70% des künstlichen Lichts auf der Welt. Sie werden gemeinhin als "Neonröhren" bezeichnet, obwohl eine Neonfüllung alleine ein tiefrotes Licht erzeugen würde. Durch eine elektrische Entladung zwischen den beiden Elektroden des Glasrohres wird eine kaum sichtbare UV-Strahlung erzeugt, die von Leuchtstoffen auf der Innenseite des Glaskolbens in Licht umgewandelt wird. Leuchtstofflampen sind brauchen bei gleicher Helligkeit nur ein Fünftel des Stroms einer Glühlampe und ihre Lebensdauer erreicht mehr als 12.000 Stunden. Leuchtstofflampen benötigen einen "Starter" der beim Einschalten die beiden Elektroden aufheizt um so die Entladung anstößt. Damit im Betrieb der Strom begrenzt wird, hat man früher eine Drosselspule vorgeschaltet, heute verwendet man elektronische Vorschaltgeräte.

Die Energiepsparlampe erzeugt Licht nach dem gleichen Prinzip wie Leuchtstofflampen. Durch Falten und Aufrollen des Glasrohres sind diese Lampen sehr kompakt gebaut → Kompaktleuchtstofflampen. Im Sockel ist das erforderliche Vorschaltgerät integriert, manchmal auch in der Leuchte. Man spart damit bis zu 80% Strom und im Vergleich zur Glühlampe haben Sparlampen eine deutlich höhere Brenndauer. Moderne hochwertige Energiesparlampen halten ca. 15000h. Eine Glühlampe hat eine Lebensdauer von rund 1000h. Die Beleuchtung in Treppenhäusern und Fluren erfordert Lampen mit einer hohen Schaltfestigkeit, sonst sinkt die Lebensdauer rapide ab. Lampen, die zum Beispiel im Treppenhaus eingesetzt werden, müssen schnell hell werden. Die Anlaufzeit jeder Lampe (in der Regel die Zeitspanne, die die Lampe vom Einschalten bis zum Erreichen von 60% des angegebenen Lichtstroms benötigt) ist auf der Verpackung angegeben. Ihr höheres Gewicht ist ebenso zu beachten wie das von der Glühlampe abweichende Lichtspektrum. Außerdem enthalten Energiesparlampen Spuren von Quecksilber.
Aus meiner Sicht ist die Energiesparlampe ein Übergangsmodell, das wohl über kurz oder lang von LED-Leuchtmitteln abgelöst wird. Die Hauptgründe dafür sind, dass die Kompaktleuchtstofflampen nicht so richtig in die älteren Leuchten passsen (insbesondere, wenn die Lampe sichtbar ist) - sie wirken zu klobig im Sockel und auch eine Kunststoffhaube, die eine gewisse Ähnlichkeit mit Glühlampen herstellen soll, hilft da nicht wirklich. Auch gibt es immer noch immer Lampen, die erst nach etlichen Minuten ihre Endhelligkeit erreichen (also lässt man sie an, falls man später noch einmal Licht braucht und schon ist der Spareffekt beim Teufel). Zudem hält die Lebensdauer vieler Lampen nicht, was versprochen wurde - besonders bei häufigem Ein- und Ausschalten.

LED-Lampen und Leuchtdioden setzen sich zunehmend als Beleuchtungsmittel durch, da beinahe täglich neue und hellere LED-Leuchtmittel auf dem Markt erscheinen. Weisse Leuchtdioden als LED-Lampen und LED-Leuchten werden auch deshalb immer beliebter, weil sie einen sehr geringen Stromverbrauch haben. Die Lebensdauer der Lampen ist unübertroffen - bei fachgerechter Verlegung halten die Lampen bis zu 50 Jahre, wobei man aber im Lauf der Jahre mit einem Nachlassen der Helligkeit rechnen muss.
Die LED bietet die Chance, völlig neue Leuchten zu entwerfen, denn die Freiheiten des Designers sind bei diesem Leuchtmittel nahezu unendlich. Zunächst tauchten (2010/2011) hauptsächlich LED-Leuchtmittel auf, die aussehen wie klassische Glühbirnen, aber auch recht klobig waren. Hier werden viele kleine Leuchtdioden in einer gemeinsamen Fassung zusammengelegt. Manche (Billig-)Modelle sehen daher eher aus wie ein Maiskolben und nicht wie eine Glühbirne. Inzwischen gibt es aber LED-Leuchtmittel, die nicht nur ansprechend aussehen, sondern auch vom Licht her die alte Glübirne gut ersetzen können - sowohl bei Leuchtdichte als auch von der Farbe her. Auch die Lebensdauer ist wesentlich länger als die Garantiedauer. Bedenken Sie jedoch beim Festeinbau von LED-Leuchtmitteln, dass auch diese nicht ewig leben.
Leider gibt es bei LED-Leuchtmitteln mehr als nur die Watt-Zahl. Was uns erst einmal in Verwirrung stürzt (einige der Begriffe werden weiter unten nochmals aufgegriffen). Hier einige Empfehlungen:

Wenn die Angaben nicht auf der Schachtel stehen, ist Vorsicht angebracht. Auch sollten die LEDs nicht sichtbar sein ("Maiskolben"), ohne Diffusorscheibe sieht man einzelne Lichtpunkte. Auch wenn auf der Schachtel Lux statt Lumen angegeben werden, sollten Sie Verdacht schöpfen.
Ein weiterer Aspekt bei LED-Leuchtmitteln ist die Betriebstemperatur. Da das Licht af wesentlich kleinerer Fläche erzeugt wird, als bei anderen Lampen, tritt die Erwärmung eher punktuell auf → die Wärme lässt sich schlechter abführen (erkennbar an den Kühlrippen am Lampensockel). Alle Hersteller geben auch die maximale Betriebstemperatur an. In vielen Leuchten fehlt jedoch gerade im Sockelbereich die Belüftung. Bei Überhitzung geht die LED-Lampe zwar nicht sofort kaputt, aber die Lebensdauer sinkt rapide. Insofern eignen sich LED-Leuchtmittel nicht für jede Anwendung.

Die Quecksilberdampflampe ist eine Gasentladungslampe, die zusätzlich zum Quecksilber, das aufgrund des bereits bei Raumtemperatur geringen Dampfdruckes teilweise gasförmig vorliegt, auch ein Edelgas (meist Argon) enthält, um die Zündung zu erleichtern. Sie wurde 1892 vom Berliner Physiker Martin Leo Arons erfunden. Die früheren Lampen erzeugten ein blaugrünes Licht, mittlerweile gibt es sie auch mit einem eher weißen Licht.
Niederdrucklampen (Innendruck bis etwa 10 mbar) haben einen großen Anteil an Ultraviolettstrahlung; sie eignen sich als sogenannte Quarzlampe (Lampenkolben aus Quarzglas) als Ultraviolett-Quelle. Sie haben eine hohe Lichtausbeute und eine hohe Lebensdauer. Außer bei Lampen für Solarien, Desinfektion usw. wird der UV-Austritt mit speziellen Glassorten verhindert.
Mitteldrucklampen werden in der Industrie zur Aushärtung von speziellen UV-reaktiven Lacken, Klebstoffen und Druckfarben eingesetzt.
Quecksilberdampf-Hochdrucklampen haben Betriebsdrücke bis etwa 10 bar und werden häufig zur Straßen- und Industriebeleuchtung eingesetzt. Sie benötigen ein Vorschaltgerät. Diese Lampen haben eine gute Lichtausbeute und blaugrüne Lichtfarbe.
Höchstdrucklampen haben einen Betriebsdruck bis 100 bar, der sich aber erst langsam nach der Zündung aufbaut. Sie haben eine sehr hohe Leuchtdichte, werden aus dickem Kieselglas ohne zusätzlichen Kolben gefertigt und dienen als intensive Ultraviolett-Quelle unter anderem in der Fotolithografie. Höchstdrucklampen werden neben Quecksilber auch mit Xenon gefüllt angeboten und dienen als Leuchtmittel in KFZ-Scheinwerfern und Kino-Projektoren.

Natriumdampflampen sind in Nieder- und Hochdruckausführung lieferbar. Eine Natriumdampf-Niederdrucklampe enthält neben Neon auch noch Natriumdampf. Diese Lampenform verfügt über eine sehr hohe Lichtausbeute (bis 183 lm/W). Sie strahlen ein intensiv-gelbes Lichtaus und haben daher eine schlechte Farbwiedergabe. Ihre Lebensdauer ist sehr hoch, sie beträgt ca. 7500 Stunden.
Natriumdampf-Hochdrucklampen haben dagegen ein breiteres Farbspektrum. Sie liefern alle Körperfarben was aber zu einer geringeren Leichtausbeute (bis 130 lm/W) führt. Natriumdampflampen werden häufig zur Beleuchtung von Fußgängerüberwegen, Vekehrsknotenpunkten, Hafen- oder Industrieanlagen eingesetzt, da sich durch das gelbe Licht Umrisse besser erkennen lassen.

Lichtspektrum und -farbe

Beim Licht handelt es sich um eine Form von Energie, die als elektromagnetische Strahlung auftritt und eng mit anderen Arten der elektromagnetischen Strahlung verwandt ist, wie Radiowellen, infrarote und ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlen. Licht ist jener schmale Teil der elektromagnetischen Strahlung, den das Auge wahrnehmen kann. Diese sichtbare Strahlung ruft im Auge eine Hell- und eine Farbempfindung hervor. Die verschiedenen Strahlungsarten unterscheiden sich einzig durch die Wellenlänge.

Strahlen mit einer Wellenlänge zwischen 380 nm und 780nm bilden den sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums, weshalb man sie als Licht bezeichnet. Das Auge nimmt unterschiedliche Wellenlängen innerhalb dieses Bereichs als Farben wahr. Zu jeder Wellenlänge gehört also ein bestimmter Farbeindruck. Vom kurzwelligen Ultraviolett über Violett, Blau, Blaugrün, Grün, Grüngelb, Orange bis zum langwelligen Rot weist das Spektrum des Sonnenlichts einen kontinuierlichen Übergang auf. Unser Auge hat seine maximale Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von 555 nm (gelbgrün). Weißes Licht gilt als Gemisch aus sichtbaren Wellenlängen, was sich mit einem Prisma zeigen lässt. Das weiße Licht wird in seine Farbbestandteile, sein Spektrum, aufgespalten.

Die folgende Abbildung zweigt typische Spekten von Tageslicht, Glühlampe, Leuchtstofflampe und LED-Beleuchtung. Wie man sieht, haben die Energiesparlampen kein kontinuierliches Spektrum, sondern emittieren nur in einigen "Bändern".

Der Mensch erlebt seine Umwelt nicht nur als Hell und Dunkel, Licht und Schatten, sondern auch durch Farben. Eine farbige Fläche erscheint farbig, weil sie nicht alle Wellenlängen reflektiert, sondern nur bestimmte. Bei blauer Farbe wird ein hoher Anteil an blauen Farbanteilen im Spektrum des Lichts reflektiert und wenige bis gar keine gelben oder roten Farbanteile. Ein blau lackierter Gegenstand erscheint jedoch nur dann blau, wenn das darauf einfallende Licht einen ausreichenden Anteil an blauer Strahlung enthält, der reflektiert werden kann. Hingegen erscheint ein solcher Gegenstand dunkel, wenn die Lichtquelle keine blauen anteile enthält.

Obwohl zwei Lichtquellen farblich gleich erscheinen können, müssen nicht alle von ihnen angestrahlten farbigen Flächen auch gleich aussehen. Denn zwei Lichtquellen, die scheinbar gleich weiß erscheinen, können durch die Kombination von unterschiedlichen Wellenlängen entstehen. Und da eine Fläche nicht unbedingt die Wellenlängen der Lampen in gleichem Umfang reflektiert, ändert sich der Farbeindruck. Deshalb spielen die Lampenspektren eine Rolle und nicht nur die Lichtfarbe.

Das von Lampen abgestrahlte Licht besitzt eine Eigenfarbe, die sogenannte Lichtfarbe. Sie wird bestimmt durch die Farbtemperatur in Kelvin (K). Je höher die Temperatur, desto weißer die Lichtfarbe. Die Farbtemperatur (Lichtfarbe) wird in Kelvin gemessen. Warmes Licht eignet sich für Bereiche, die eine gemütliche Atmosphäre ausstrahlen sollen z. B. im Wohnzimmer. Dafür sind Lampen mit einem Wert von 2500K (extra warmweiß) bis 2700K (warmweiß) geeignet. Für einen Raum mit sachlicher Atmosphäre wie Küche, Flur oder Arbeitszimmer eignen sich Werte von 4000K (neutralweiß) bis 6500K (tageslichtweiß). Das Licht von Lampen gleicher Lichtfarbe kann unterschiedliche Farbwiedergabeeigenschaften besitzen. Grund dafür ist die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung der Lichtfarbe. Daher ist es auch nicht möglich, aus der Lichtfarbe einer Lampe auf die Qualität ihrer Farbwiedergabe zu schließen.

Die Farbtemperatur der Farbe einer Lichtquelle wird durch Vergleich mit der Farbe eines "Schwarzen Strahlers" bestimmt. Dieser ist ein relativ idealisierter Körper ohne Reflexionsstrahlung. Er schluckt das Licht, das auf ihn fällt, komplett. Wird er langsam erhitzt, durchläuft er eine Farbskala von Dunkelrot über Orange, Gelb und Weiß bis zu Hellblau. Je höher die Temperatur, desto weißer die Farbe.

Die Farbtemperatur gibt also die Farbverschiebung (rötlich-gelb bis bläulich-weiß) einer Lichtquelle an. Sie sagt nichts über die Lichtqualität aus. Diese wird mit dem Farbwiedergabeindex, der die Genauigkeit der Farbwiedergabe angibt, bezeichnet. Dieser ist wiederum vom Farbspektrum abhängig.

Das warme Licht der Glühbirne entspricht ca 2700 Kelvin, das der Halogenlampe ca 3200 Kelvin. Bei der Energiesparlampe können je nach Zusammensetzung der verwendeten Leuchtstoffe Werte von 2000 bis 10000 Kelvin erreicht werden. Solche Lampen haben, im Gegensatz zu Glühbirnen, ein diskontinuierliches Linienspektrum, wodurch Farbkomponenten fehlen und so nicht alle Farben korrekt wiedergegeben werden können. Mit dem Farbwiedergabeindex Ra (CRI) kann die Farbwiedergabegenauigkeit von Lampen angegeben werden. Die Farbwiedergabe einer Lampe kennzeichnet die Güte der Wiedergabe von 8 Referenzfarben bei Beleuchtung mit dieser Lampe (insgesamt definiert DIN 6169 14 Farben). Es wird die Wiedergabe von Pastellfarben geprüft, aber nicht die von gesättigten Farben.

Die Ra-Skala reicht bis maximal 100:

Beachten Sie jedoch, dass es auch viele Situationen gibt, in denen es nicht so sehr auf eine genaue und natürliche Farbwiedergabe bei der Beleuchtung ankommt, sondern vielmehr auf das Beleuchtungsniveau und die Lichtausbeute. Warm-Weiß schafft beispielsweise eine gemütliche, einladende Atmosphäre dagegen erzeugt Neutral-Weiß eine sachliche, geschäftliche Atmosphäre.

Die folgende Tabelle zeigt die Durchschnittswerte von Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex.

Lampe FarbtemperaturIndex Ra
Glühlampe 2700 K100
Halogenlampe 2900 K100
Energiesparlampe 2500 K80
LED 3000 K90
Leuchstoffröhre 4000 K60 - 90

Sonnenlicht besitzt eine Farbtemperatur zwischen 5000 K und 6500 K, wogegen es der Mond nur auf etwa 4000 K bringt.

Auf den Verpackungen orientieren die folgenden Piktogramme über die Lichtfarbe (Beispiel Osram):

Extra warm-weisses Licht~2500 K
Warm-weisses Licht ~3000 K
Klassisches Glühlampenlicht ~2900 K
Brillantes Halogenlicht ~2900 K
Kalt-weisses Licht ~4000 K
Tageslicht-weisses Licht ~6500 K

Die Farbwiedergabe von Kompaktleuchtstofflampen und Leuchtstoffröhren wird mit einer international gültigen Lichtfarbennummer gekennzeichnet, zum Beispiel ist eine Energiesparlampe mit der Bezeichnung "827" extra warmweiß. Die erste Ziffer bezeichnet die Farbwiedergabestufe, die durch den Farbwiedergabeindex Ra bestimmt ist:

4 = Farbwiedergabestufe 1B (Ra 40 - 49)
5 = Farbwiedergabestufe 1B (Ra 50 - 59)
6 = Farbwiedergabestufe 1B (Ra 60 - 69)
7 = Farbwiedergabestufe 1B (Ra 70 - 79)
8 = Farbwiedergabestufe 1B (Ra 80 - 89)
9 = Farbwiedergabestufe 1A (Ra > 90)

Die zweite und dritte Nummer bezeichnen die Farbtemperatur in Kelvin:

827 = extra warmweiß 2700 K
830 = warmweiß 3000 K
840 = neutralweiß 4000 K
860 = tageslichtweiß 6000 K

Watt, Lumen, Lux, Candela?

Als die ersten Glühlampen gegen Ende des 19. Jahrhunderts entstanden, betrug deren Lichtausbeute1) gerade einmal 3 lm/W (Lumen pro Watt). Bei heutigen Hochvolt-Glühlampen beträgt sie ungefähr 14 lm/W. Mitte des vergangenen Jahrhunderts stieg mit den Gasentladungs- und Leuchtstofflampen die Lichtausbeute auf ca. 30 bis 35 lm/W und noch heute gelten Leuchtstofflampen mit Lichtausbeuten von bis zu 100 lm/W als die wirtschaftlichsten Lichtquellen.

Bei der guten, alten Glühlampe fließt der elektrische Strom durch einen dünnen, hochohmigen Wolframfaden (-Wendel), wobei der Faden bis zur Glut erhitzt wird. Um den Glühfaden vor Oxidation zu schützen, befindet er sich entweder in einem luftleeren Glaskolben oder einem Kolben mit einer Gasfüllung (normalerweise ein Gemisch aus Stickstoff und Argon). Die Verdampfung der Wolframatome des Glühfadens führt auf Dauer zu einer Schwärzung der Kolbeninnenseite und macht den Glühfaden so lange dünner, bis er an seiner schwächsten Stelle bricht und die Lampe "durchbrennt". Übrigens hat sie die Industrie schon bald die Lebensdauer einer Glühlampe künstlich auf ca 1000 Stunden Brenndauer begrenzt. Eine Ausnahme bildet das Das Centennial Light ("hundertjährige Licht"), es gilt als die langlebigste Glühlampe der Welt. Sie befindet sich in der Feuerwache der Stadt Livermore nahe San Francisco im US-Bundesstaat Kalifornien (de.wikipedia.org/wiki/Centennial_Light).

Durch Verwendung eines kompakten Quarzglaskolbens und Zugabe eines Halogens (Jod, früher auch Brom) lassen sich Glühlampen konstruieren, die auch bei erhöhten Betriebstemperaturen von 2800 bis 3100 K eine Lebensdauer von 2000 bis 5000 Stunden haben. Diese "Halogenglühlampen" haben ein weißeres Licht und höhere Lichtausbeute gegenüber herkömmlichen Glühlampen. Das Halogen reagiert mit den vom Glühdraht verdampften Wolframatomen und stabilisiert eine wolframhaltige Atmosphäre. Bei hohen Temperaturen zerfällt die Verbindung wieder in Halogen und Wolfram. Letzters schlägt sich auf der Glühwendel nieder. Der Halogenzusatz verhindert den Niederschlag von Wolfram auf dem Glaskolben. Daher kann der Glaskolben einer Halogenlampe sehr kompakt gefertigt werden.

Bei den Leuchtstoff- bzw. Kompakt-Leuchtstofflampen handelt es sich im Prinzip um eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampe. Bei diesen Gasentladungslampen fließt der elektrische Strom durch ein Gas zwischen den beiden Elektroden, die an den Enden einer geschlossenen Glasröhre angebracht sind. Durch die Kollisionen von freien Elektronen und Gasatomen werden die Gasatome angeregt und auf ein höheres Energieniveau gehoben. Diese angeregten Atome fallen anschließend wieder auf ihr natürliches Energieniveau zurück und geben dabei die überschüssige Energie in Form von Strahlung ab. Die Innenseite der Leuchtstofflampe ist mit einem Gemisch aus Leuchtstoffen (auch Phosphore genannt) beschichtet, um die durch die Entladung des Quecksilberdampfes entstehende unsichtbare ultraviolette Strahlung in Licht umzuwandeln. Da es eine große Vielfalt an Phosphoren gibt, sind die Lampen in vielen Variationen von Lichtfarben erhältlich.

Ach waren die Zeiten noch einfach, als man einfach eine 40-Watt-Glühbirne kaufte. Bei den "neuen" Leuchtmitteln kamm man sich nicht mehr an der Leistungsangabe Watt orientieren. Bei den Energiesparlampen half noch die (relativ ungenaue) Eselsbrücke "Glühlampen-Watt durch fünf gibt Energiesparlampen-Watt". Die war aber nur bedingt brauchbar und bei Halogen- und LED-Lampen hilft sie nicht weiter.

Deshalb werden zukünftig folgende Angaben auf Lampenverpackungen zu finden sein:

Das ist aber, wie gesagt, noch Zukunftsmusik. Einstweilen muss man sich noch mit Leistungsangaben wie LUX, Lumen und Candela herumschlagen. Und wenn Sie Ihre Lampe aus einzelnen LEDs selbst bauen wollen, haben Sie nur diese Angaben und keinen Vergleichswert. In der folgenden Übersicht soll kurz erklärt werden, was diese Begriffe bedeuten. Für alle Masszahlen gilt, je höher der Wert der Angabe, um so heller ist die Lampe.

Lumen [lm] - Lichtstrom

Lumen ist die Einheit des Lichtstroms. Es bezeichnet die pro Sekunde abgestrahlte Leistung im Wellenbereich des sichtbaren Lichtes. Als photometrische Einheit berücksichtigt das Lumen die Empfindlichkeit des menschlichen Auges: Zwei baugleiche Lichtquellen werden als gleich hell wahrgenommen, wenn sie den gleichen Lichtstrom aussenden (farbunabhängig). 1 Lumen ist definiert als der Lichtstrom einer 1,464 mW starken, 555 nm-Lichtquelle mit 100% Wirkungsgrad. Eine 1,464 mW starke rote Lichtquelle liefert nur etwa 0,1 lm, da das Auge im Roten nur 10% seiner maximalem Empfindlichkeit besitzt. Einige Vergleichsangaben: Mit "ANSI Lumen" wird der Lichtstrom z. B. eines Beamers auf die Leinwand gemessen. Bei diesem genormten Messverfahren wird die Beleuchtungsstärke auf einer Leinwand mit neun Feldern gemessen und der Mittelwert der Beleuchtungsstärke aller neun Felder ermittelt. Der Mittelwert multipliziert mit der Projektionsfläche ergibt die ANSI-Lumen. So kann man verschiedene Projektoren und Lampentypen untereinander vergleichen. Die entsprechende Norm wurde aber bereits 2003 vom ANSI zurückgezogen und findet sich dort nicht mehr. Gültig sind hingegen die praktisch identischen Normen von IEC und DIN. Die Angaben der meisten Hersteller von Projektoren beziehen sich auf die normgerechten Maximaleinstellungen, die für die Praxis nur selten optimal sind. Die bei optimaler Einstellung erreichten Lichtströme liegen teilweise deutlich darunter.

Lux [lx] - Beleuchtungsstärke

Lux bemisst den Lichtstrom, der auf einer bestimmten Fläche bei einem Empfänger auftritt. 1 Lux = 1 Lumen / m2.

Sonnenlicht am Mittag im Sommer entspricht ungefähr einer Beleuchtungsstärke von 100'000 Lux und ein bedeckter Himmel im Sommer etwa 10'000 Lux. Dunkle Regenwolken während eines Gewitters entsprechen ca. 1000 Lux. Kunstlicht in einem gut beleuchteten Büro hat etwa 800 Lux und der Vollmond bei klarer Nacht 0,25 Lux.

Beleuchtungsstärke in Büroräumen gemäß EN 12464-1:

Aufgabe oder Aktivität Beleuchtungs-
stärke [lx]
Ablage, Kopieren usw.≥ 300
Schreiben, Tippen, Lesen≥ 500
Technisches Zeichnen≥ 750
CAD-Arbeitsplätze≥ 500
Konferenzräume≥ 500

Die Beleuchtungsstärke auf dem Objekt nimmt mit dem Quadrat des Abstandes zur Lichtquelle ab.

Candela [cd] - Lichtstärke

Candela (lateinisch für Talg-, Wachslicht) misst den Lichtstrom, der in einem bestimmten Raumwinkel ausgestrahlt wird, gemessen in großer Entfernung von der Lichtquelle. Eine Kerze entspricht einer Lichtstärke von 1 Candela (cd), eine 100-Watt-Glühlampe einer Lichtstärke von ca. 110 cd und eine 40 Watt Leuchtstofflampe ca. 180 cd. Angaben für die Lichtstärke findet man üblicherweise bei gebündelt strahlenden Lichtquellen wie Halogen-Reflektorlampen oder auch LEDs. Zusammen mit der Lichtstärke wird dann oft ein Öffnungswinkel angegeben, der angibt, wie groß der Winkel des Lichtkegels ist, an dessen Rand die Lichtstärke auf die Hälfte abgefallen ist. Eine extreme Lichtstärke erreichen Laser, weil der von Ihnen ausgesandte Lichtstrahl einen sehr kleinen Öffnungswinkel hat. Der Vergleich von Lichtquellen wird also dadurch erschwert, dass Angaben von Lichtstrom und Lichtstärke gemacht werden und dabei gegebenenfalls noch die Farbe des Lichts zu berücksichtigen ist. Beispiele:

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte gibt an, welcher Lichtstrom von einer bestimmten Oberfläche aus in einer bestimmten Richtung ausgestrahlt bzw. reflektiert wird (cd/m2).

Eine Hilfestellung bei der Umrechnung von Candela in Lumen erhalten Sie auf der Webseite www.settleback.de/applets/candela-to-lumen/.

Leistung [W]

Dies ist die elektrische Leistung, die das Leuchtmittel audnimmt (Einheit Watt). Auf Grund der stark unterschiedlichen Wirkungsgrade von Leuchtmitteln ist es unmöglich, diese nur an Hand der aufgenommenen Leistung (Einheit Watt) zu vergleichen. Daher werden Lampen besser über die abgestrahlte Lichtmenge (Einheit Lumen) verglichen. Bei Lampen, die mit elektronischen Vorschaltgeräten ausgestattet sind und als Gesamtsystem betrieben werden, ist es üblich, die elektrisch vom System aufgenommene Leistung zu benutzen. Ein schlechter Wirkungsgrad im Vorschaltgerät reduziert also die Lichtausbeute des Systems.

Desweiteren sind die Wirkungsgrade der Lampen über die Division Lumen/Watt recht einfach vergleichbar. So hat beispielsweise eine 75-W-Lampe ca. 900 Lumen, also ca. 12 lm/W, eine etwa gleich helle Energiesparlampe hat 11 W Leisungsaufnahme, also ca. 82 lm/W .

Die folgende Tabelle zeigt einige Beleuchtungskörper im Vergleich.

Lichtquelle El. Leistung (Watt) Lichtstrom (Lumen) Lichtausbeute (lm/W)
Glühlampe 75 900 12
Leuchtstofflampe 58 5400 90
Natrium-Niederdruck 130 26000 200
Hg-Hochdruck 1000 58000 58
Halogen 12V 65 1700 26
Halogen Reflektor 10 Grad 50 - -
Halogen Reflektor 60 Grad 50 - -
Luxeon LED 1 18 18

Lichtausbeute in lm/W, Einschaltzeit, Lebensdauer, Entsorgung

Typ Lichtausbeute [lm/W] Einschaltzeit Lebensdauer [h] Entsorgung
Glühbirne 5 - 16 lm/W sofort 1.000 h Restmüll
HV-Halogen 220 V 14 - 25 lm/W sofort 2.000 h Restmüll
NV-Halogen 12 V 14 - 25 lm/W sofort 2.000 h Restmüll
Energiesparlampe ESL 35 - 75 lm/W mittel 10.000 h Wertstoffhof
Leuchtstoftlampen T8 L 50 - 105 lm/W schnell 20.000 h Wertstoffhof
Leuchtstofflampen T5 L 50 - 105 lm/W schnell 20.000 h Wertstoffhof
LED Lampen 10 - 100 lm\W sofort 50.000 h Wertstoffhof

Vergleichstabelle

Die folgende Tabelle soll den Vergleich zwischen den Lampentypen erleichtern. Oft sind auch "krumme" Lumen-Werte auf den Packungen abgedruckt - je nach Leistungsfähigkeit des jeweiligen Produkts. Insofern kann die Tabelle nur Anhaltspunkte geben (Stand 4. Quartal 2011). Bei LED-Leuchtköpern steigt bei gleicher Leistungsaufnahme die Lichtleistung aufgrund neuer Entwicklungen stetig an. So gibt es schon Ersatz für T8-Leuchtstoffröhren mit 100 lm/W.

LichtmengeGlühlampe [W]NV-Halogen [W]HV-Halogen [W]ESL [W]T8 L [W]T5 L [W]LED [W]
100 15 10  3   2
200 25   5   3,7
300  20 25   66,5
400 40   7  88
500   40     
600  35  11   9
700 60       
800  50 60    12
900 75   15 15 13 
1000       15-17
1200    20 1614 
1300     18  
1400 100 75      
1500   100 23    
2000 150 100      
2500   150  3028 
3000 200    36 35 
5000   300  58 54 
10000   500     
20000   1000     
40000   2000     
ESL = Energiesparlampe
T8 L = 26 mm (8/8 Zoll) T8-Leuchtstofflampe
T5 L = 16 mm (5/8 Zoll) T5-Leuchtstofflampe

Energielabel für Lampen

Seit dem 1. 9. 2013 gilt eine neue Kennzeichnungspflicht für Lampen. Die bisherige Art der Einteilung bleibt bestehen: Sie beginnt mit der besten Effizienz beim Buchstaben A, und so gibt es eigentlich keinen Platz für Produkte, die noch sparsamer mit der Energie umgehen. So hat die EU die Krücke der bereits von Haushaltsgeräten bekannten Effizienzklassen A+ und A++ auch hier verwendet. Diese kennzeichnen nun die besonders energieeffizienten Produkte. Dafür fallen die niedrigsten Energieeffizienzklassen F und G künftig weg. Ab sofort müssen fast alle Leuchtmittel gekennzeichnet werden. Zuvor waren Lampen mit gerichtetem Licht, z. B. Reflektorlampen, davon ausgenommen. Neben der Effizienzklasse informiert das Label künftig auch über den Stromverbrauch in kWh pro 1000 Stunden Betrieb.
Nicht gekennzeichnet werden müssen Lampen und LED-Module mit einem Lichtstrom unter 30 lm, batteriebetriebene Lampen und Lampen, deren primärer Zweck nicht die Beleuchtung ist (z. B. Foto-Blitzlichtlampen). Weiterhin müssen auf der Verpackung die folgenden technischen Daten der Lampen angegeben werden: Die Anforderungen der Klasse A++ werden derzeit nur von wenigen LED-Lichtquellen und einzelne Hochdruckentladungslampen erreicht. In der Klasse A+ tummeln sich sehr gute LED-Module, sehr effiziente Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen) und Hochdruckentladungslampen. Das Gros der LED-Lampen, Energiesparlampen und Leuchtstofflampen hat nur Klasse A. Niedervolt-Halogenlampen können aufgrund ihrer Lampentechnologie maximal das Energielabel B erreichen - sie müssen dann aber schon sehr sparsam sein. Hochvolt-Halogenlampen für Netzspannung belegen die Klassen C und D. Herkömmliche Glühlampen shaffen höchsten Klasse E oder F, sofern man sie überhaupt noch bekommt.

Übrigens ist nun, nach den Glühlampen mit ungerichtetem Licht, nun auch das Ende für Glühlampen mit Reflektortechnik angebrochen. Je nach Typ verschwinden sie zum 1.9.2013 und zum 1.9.2014 vom Markt. Auch hier gilt, wie bei den herkömmlichen Glühlampen, dass Lagerbestände abverkauft werden dürfen. Und Glühlampen mit speziellen Eigenschaften, z. B. mit erhöhter Schlagfestigkeit, dürfen nach wie vor produziert und angeboten werden.

Lampensockel

Wie Sie vermutlich aus eigener, leidvoller Erfahrung wissen, gibt es ene nahezu unüberschaubare Vielfalt von Lampensockeln und -gewinden. Das wohl älteste Gewinde geht auf Edison zurück und findet sich bei allen "klassischen" Glühlampen. Die Lampensockel werden durch Buchstaben- und Zahlenkombinationen beschrieben. Die Codierung liefert Informationen über den Sockels bzw. die passende Fassung. Die Klassifiziereung erfolgt durch ein bis zwei Großuchstaben. Für Unterklassen können sich noch Kleinbuchstaben anschließen. Die Zahl nach den Buchstaben gibt ungefähr den Wert der Abmessung (in mm) des Sockels, z. B. Durchmesser oder Abstand der Kontakte an.

Die folgenden beiden Abbildungen zeigen die häufigsten Sockelformen von Glüh-, Energiespar-, Halogen- und LED-Lampen.



SockelE14E27BA15dGU10GU5,3GY6,35G4G5G13
GlühlampeXX       
HV Halogen (230 V)  XX     
NV Halogen (12 V)    XXX  
ESLXX       
Leuchtstofflampe T5 L       X 
Leuchtstofflampe T8 L        X
LED-LampenXX XXXX  

Eine weitere interessante Information zu den Standardsockeln E14 und E27 ("Edison"): Die Gewinde sind zwar in Europa einigermassen identisch, jedoch hat in Nordamerika das Gewinde zwar den gleichen Durchmesser, aber eine andere Steigung. So lassen sich in dortige Fassungen europäische Glühbirnen nur mit Mühe einschrauben und umgekehrt (Dank an H.-J. Grundlach).

Weitere Informationen über Lampensockel finden Sie bei:
Lampentabelle Leuchtstofflampen (VS)
Lampensockel (Osram)

Viel Wissenswertes bietet das Lichtlexikon von Osram.


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