LED Wissen und Technik
Lichtfarbe - Kelvin
Hat weißes Licht eine Farbe? Nein, es ist ein Vielfarbenlicht und dadurch weiß. Aber wir kennen Unterschiede des weißen Lichtes. Leuchtstofflampenlicht ist uns gemeinhin bekannt als kaltes,
weißes Licht, hingegen ist das Glühlampenlicht als warmes weißes Licht bekannt.
LEDs bieten eine breite Auswahl an weißen Lichtfarben an. Man kann von warmweiß wie Glühlampen bis kaltweiß wie Polarsonnenlicht wählen.
3 Hauptgruppen bei Leuchten sind typisch:
- warmweiß = ca. 2000-3200 Kelvin
- neutralweiß = ca. 3300-5300 Kelvin
- kaltweiß = ca. 5300 und > Kelvin
Die Physik hat zur Festlegung von genormten Werten einen theoretischen schwarzen Strahler
erdacht, der durch Erwärmung seine Farbe von rot-gelblich über weiß bis blau ändert. Daraus hat man eine Skala abgeleitet, die als Maßeinheit Kelvin (K) verwendet wird.
Eine einfachere Vorstellung für die Farbtemperatur gibt uns ein Feuerzugflammenbild. Mit niedrigerer Temperatur ist es rot gelblich, bei höherer Temperatur wird es grell weiß bis leicht bläulich.
Farbwiedergabeindex (CRI) Ra
CRI steht als Abkürzung für „Color Rendering Index“ und meint einen Farbwiedergabeindex, welcher in Ra angegeben wird. Mit der Farbwiedergabe bezeichnet man die Beziehung zwischen dem Farbreiz und dem Farbeindruck. Es handelt sich also um die Wiedergabe von Farben von Gegenständen, die mit verschiedenen Lichtquellen beleuchtet werden und dann bezüglich einer Referenzlichtquelle verglichen werden. Als Referenz dient zum einen ein schwarzer Strahler mit einer Farbtemperatur bis zu 5.000 Kelvin und zum anderen das Licht mit einem tageslichtähnlichen Spektrum über 5.000 Kelvin.
Ein Ra von 100 ist dabei die beste Farbwiedergabe = keine Abweichung von der idealen Vorlage, die Farben des beleuchteten Gegenstandes erscheinen so wie in der Natur.
In Arbeitsbereichen wie Büros sollte man nur Lampen mit einem Farbwiedergabeindex von mindestens Ra 80 einsetzen. Alle Räume, in denen es auf Farbwahrnehmung ankommt, brauchen einen möglichst hohen Farbwiedergabeindex (also Ra 90 aufwärts).
Bei Leuchtstofflampen steht der Ra Wert häufig verschlüsselt auf der Lampe.
Beispiel:
Der aufgedruckte Wert 850 bedeutet einen Ra Wert von mindestens 80 (850) mit einer Farbtemperatur von 5000 Kelvin (850)
Lumen
Der gesamte Lichtstrom, oder besser verständlich die gesamte abgegebene Lichtmenge einer Lichtquelle, egal ob von Rundumstrahlern wie Glühlampen, Neonröhren oder Halogenlampen, wird in Lumen angegeben.
Damit ist diese Größe die einzige Vergleichsmessgröße für bessere oder schlechtere Leuchtmittel.
Wenn man aber nach der Energieeffizienz eines Leuchtmittels sucht, dann ist „Lumen zu Watt“ wichtig.
Candela
Bei Lichtstrahlern wie Halogenleuchtmittel oder Reflektorlampen wird oft die axiale Lichtstärke in Candela angegeben.
Dieser Wert ist dort wichtig, wo es nur auf Helligkeit im Zentrum des abgegebenen Lichtkegels ankommt und nicht gleichsam auf eine effiziente Beleuchtung des Raumes.
Ein Beispiel dafür ist ein punktuelles hervorheben von Ware in einem bodenbeleuchteten Kaufhaus. Auch ineffiziente LED-Strahler (Lumen/Watt) können hohe Candelawerte erzeugen, wenn das Licht stark in die Achse gelenkt wird.
Lux
Die Beleuchtungsstärke in Lux (lx) ist der Quotient der Lichtstärke einer punktförmigen Lichtquelle in Candela (cd) und dem Quadrat der Entfernung in Meter (m). Damit erhält die Beleuchtungsstärke einen praktischen Bezug, wenn eine einzelne Lichtquelle betrachtet wird, wie z. B. bei künstlicher Beleuchtung. Umgekehrt hat die Helligkeit im Freien praktisch nichts mit Entfernungen zu tun, da die Lichtquelle praktisch unendlich groß ist (Beispiel: Wolkendecke).
Die Beleuchtungsstärke wird mit dem Luxmeter gemessen oder in Simulationen berechnet, z. B. um festzustellen, ob eine Arbeitsfläche ausreichend ausgeleuchtet ist. Vorgaben finden sie beim Länderausschuss für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik (LASI).
Abstrahlwinkel
Den Lichtabstrahlwinkel einer Lampe kann man mit dem Auge nur bei Fokus Lampen klar erkennen. Dort ist der klar begrenzte Lichtkegel eindeutig. Bei allen sonstigen Strahlern und Lampen kann das Auge nur Generelles unterscheiden und dies in sehr starker Abhängigkeit vom Grundlicht des Betrachtungsraumes. Der Abstrahlwinkel beschreibt bei vielen Leuchtdioden nur einen Richtwert. Wenn die Leuchtdiode über eine interne oder externe Optikerweiterung oder Veränderung verfügt, kann der Abstrahlwinkel erhebliche Unterschiede aufweisen.
Werden bei einem Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden nah aneinander aufgebaut, könnte das Licht an Stellen, an denen sich mehrere Lichtkreise überschneiden besonders intensiv sein. LEDs ohne Optikvorbau eignen sich für derartige Leuchtmittel daher besser. Da diese den Mittelpunkt intensiver beleuchten und zum Rand lässt die Lichtstärke gleichmäßig nach. LED Leuchtmittel mit eine höhere Leuchtkraft wie Power LEDs oder Hight Lumen LEDs im Vergleich zu Standard LEDs oder Glühlampen – erzeugen ein sehr starkes Licht.
Was bedeutet Lumen zu Watt?
Der Lichtstrom einer Leuchte wird in Lumen gemessen. Unter Lichtstrom versteht man das Gesamte in alle Richtungen von der Lichtquelle in den Raum abgestrahlte sichtbare Licht.
Watt ist elektrische Leistung und diente bisher als Kenngröße für den Stromverbrauch einer Lampe. Das hat sich mit der Energieffizienz neuer Leuchtmittel geändert.
Im Verkauf wird der Lichtstrom für alle Lampen als Kenngröße angegeben, zunächst zusätzlich zur Watt-Leistung. Die Lumen-Angabe auf der Verpackung ist seit 01. September 2010 Vorschrift. Der Lumen-Wert erleichtert die Vergleichbarkeit von Lampen.
Beispiel:
Als Ersatz für eine 15-Watt-Glühlampe (136 Lumen) wird eine LED-Birne mit etwa 3 Watt empfohlen. Da nun die Lumenzahl mit angegeben werden muss, kann der Verbraucher sich nun daran auch orientieren. Somit ist sichergestellt, dass die LED-Lampe genauso hell ist wie die ersetzte Glühlampe.