Da das menschliche Auge die einzelnen Wellenlängen des sichtbaren Lichts unterschiedlich gewichtet, kann man im Bereich der Licht- und Beleuchtungstechnik nicht mehr nur mit physikalischen Einheiten wie Watt arbeiten, sondern benötigt eigene Begriffe wie Lichtstrom (Lumen), Beleuchtungsstärke (Lux), Lichtstärke (Candela) und Leuchtdichte (Candela/m²). Nach den lichttechnischen Grundgrößen schauen wir uns die zur Verfügung stehenden Lichtquellen und ihre Eigenschaften genauer an. Vor allem durch die LED hat sich im Bereich der Lichtquellen sehr viel getan und es wird sich noch einiges in der Richtung entwickeln. Doch zuerst zu den lichttechnischen Grundgrößen.
Spektrale Hellempfindlichkeit
Vergleicht man das Licht einer Lichtquelle im grüngelben Bereich (z.B. mit der Wellenlänge bei 555nm) mit einer Lichtquelle, die blaues Licht im Wellenlängenbereich von 400nm ausstrahlt, wobei beide Lichtquellen physikalisch die gleiche Strahlungsleistung (ausgedrückt in Watt) aussenden, dann empfindet der Mensch, dass die grüngelbe Lichtquelle im Vergleich zur blauen Lichtquelle um ein Vielfaches heller erscheint, obwohl beide Lichtquellen ja die gleiche Wattzahl besitzen. Das heißt, wenn die blaue Lichtquelle dem menschlichen Auge genauso hell erscheinen soll wie die gelbgrüne, so benötigt die blaue Lichtquelle eine um den Faktor 2500 höhere Strahlungsleistung (Watt). Das bedeutet, das Auge gewichtet die auf das Auge (Netzhaut) auftreffende Licht bzw. die verschiedenen Wellenlängen (Violett, Blau, Grün, Gelb, Orange, Rot) unterschiedlich. Diese Abhängigkeit des Auges von der spektralen Wellenlänge nennt man relative spektrale Hellempfindlichkeit des Auges, auch V(λ)-Kurve genannt.
Da der Mensch zwei verschiedene Rezeptoren in der Netzhaut besitzt (Zapfen und Stäbchen), gibt es aus diesem Grund auch zwei verschiedene relative Hellempfindlichkeitskurven (Bild 1). Eine gilt für das Tagessehen (photopisches Sehen), bei denen die Zapfen aktiv sind, und die andere für das Nachtsehen (skotopisches Sehen), bei denen die Stäbchen aktiv sind.
Das bedeutet, alle physikalischen Strahlungen müssen mit der Augenempfindlichkeit (relative spektrale Hellempfindlichkeit) gewichtet werden. Aus diesem Grund eben gibt es die vier oben schon erwähnten lichttechnischen Grundgrößen Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Lichtstärke und Leuchtdichte, die nachfolgend detaillierter betrachtet werden sollen. Würde das Auge die Wellenlängen nicht unterschiedlich bewerten, dann könnten wir weiterhin mit Watt arbeiten.
Lichtstrom phi Φ
Betrachtet man nun die von einer Lichtquelle in den gesamten Raum abgegebene Strahlung (Strahlungsfluss), dann muss dieser energetische Strahlungsfluss mit der oben genannten relativen spektralen Hellempfindlichkeit V(λ) des Auges bewertet werden. Heraus kommt damit der neue Begriff Lichtstrom . Der Lichtstrom ist die Lichtleistung der Lichtquelle und ist in der Einheit Lumen (lm) definiert. Diese lichttechnische Größe Lichtstrom ist eine der grundlegenden Größen in der Lichttechnik und muss heutzutage auf allen Verpackungen aufgelistet sein. Dabei ist zu beachten, dass jeder Lampentyp, ob Halogenglühlampe, Leuchtstofflampe oder LED, einen unterschiedlichen Lichtstrom besitzt. Das bedeutet, wichtig ist nicht mehr die Wattzahl, die auf einer Verpackung steht, sondern die Lumenzahl.
Beleuchtungsstärke E
Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht. Die Einheit dafür ist Lux (lx). Achtung: Dieser Wert sagt nichts über die Helligkeit eines Raumes, sondern nur darüber, wie viel Lichtstrom, also wie viel Lumen auf eine Fläche auftrifft. Trotzdem wird dieser Wert sehr gerne in der Lichtplanung verwendet. Das menschliche Auge kann einen sehr großen Bereich von Beleuchtungsstärke erfassen, beginnend vom sonnigen Sommertag (100000 lx) über einen trüben Wintertag (3000 lx), eine typische Arbeitsplatzbeleuchtung (500 lx) bis hin zu einer Vollmondnacht (0,25 lx). Den Begriff der Beleuchtungsstärke werden wir in der Artikelserie Teil 4 (Lichtplanung) wieder aufgreifen und intensiv betrachten.
Gemessen wird die Beleuchtungsstärke mit einem Beleuchtungsstärkemessgerät, auch Luxmeter genannt (Bild 5). Diese Messgeräte gibt es von ganz billigen Geräten bis zu teuren Laborgeräten. Achtung: Die von einigen Firmen im Netz angebotenen Apps zur Beleuchtungsstärkemessung (ob kostenlos oder kostenpflichtig) stimmen leider oftmals überhaupt nicht.
Lichtausbeute η (lm/W)
Zur Bewertung von Lichtquellen wird der Begriff der Lichtausbeute η (eta) verwendet. Die Lichtausbeute η gibt den erzeugten Lichtstrom (Lumen) im Verhältnis zu der aufgewendeten elektrischen Leistung (Watt) an. Die Lichtausbeute ist demnach eine Maßzahl, mit der man die Effizienz einer Lichtquelle definieren kann. Sie beschreibt, wie viel Lumen (also sichtbares Licht) man z.B. aus 1W elektrisch hineingesteckter Energie gewinnen kann. Typischer Wert für eine Glühlampe ist 12 lm/W. Eine Halogenglühlampe liefert je nach Typ um die 15–18 lm/W. Heutige LED sind schon sehr effizient und liefern um die 90l m/W. Das heißt, während sich bei der Lichtausbeute der Glühlampe über die Jahrzehnte kaum etwas verändert hat, konnte eine Steigerung der Lichtausbeute von Lichtquellen wie Leuchtstofflampen oder LED entweder durch technische Innovationen erreicht werden oder durch ganz neue Lampentypen (Bild 6).
Könnte alles Licht einer Lichtquelle ohne Verluste in sichtbares Licht umgewandelt werden, dann würde eine Lichtquelle mit der Strahlungsleistung von 1W einen Lichtstrom von 683 Lumen beim Tagessehen erzeugen. Dies ist ein theoretischer Wert, der höchstwahrscheinlich nicht erreicht wird, da es immer zu Wärmeverlusten innerhalb der Lichtquelle kommt. Neueste LED-Lichtquellen erreichten im Jahr 2013 bereits Werte von bis zu 200 lm/W im Labor. Man sieht, die LED oder auch zukünftige Lichtquellen besitzen noch Potenzial. Kein Wunder, dass die Glühlampe abgeschafft wurde. Rein nach ökonomischen Gesichtspunkten ist dies nachvollziehbar, da sie wirklich nur 2 % der eingesetzten Energie in Licht umsetzt (12 lm/Watt), der Rest ist Wärme. Andererseits hat die Glühlampe eine sehr gute Farbwiedergabe, ist dimmbar und ermöglicht eine gute Beleuchtung von Gesichtern, sodass es jammerschade ist, dass sie abgeschafft wurde.
Lichtstärke und Lichtverteilung
Während die Einheit Lichtstrom eine Aussage über die Umwandlung der Strahlungsleistung in für den Menschen sichtbares Licht trifft, kann man mit der lichttechnischen Größe Lichtstärke eine Aussage über die Stärke des Lichtes in eine bestimmte Richtung treffen. Die Lichtstärke entspricht der Lichtstromdichte in einer bestimmten Ausstrahlrichtung. Die Einheit wird in Candela (cd) angegeben.
Um die Lichtrichtung und die Lichtintensität von Lichtquellen und Leuchten eindeutig zu kennzeichnen, wird in der Lichttechnik der Begriff Lichtstärkeverteilungskurve verwendet, abgekürzt auch LVK genannt. Meist wird bei Halogenglühlampen die zweidimensionale Lichtverteilung bzw. der Ausstrahlwinkel dargestellt (Bild 8).
Leuchtdichte L
Die Leuchtdichte ist ein Maß für den Helligkeitseindruck, den das Auge von einer selbstleuchtenden oder einer beleuchteten Fläche hat. Die lichttechnische Größe Leuchtdichte ist die einzige lichttechnische Grundgröße, die der Mensch wahrnehmen kann. Die Einheit der Leuchtdichte ist in (cd/m²) definiert. Die Leuchtdichte ist auch ein Maß für die Blendung, mehr dazu später bei der Lichtplanung. Damit haben wir einen schwierigen Teil der sechsteiligen Artikelserie hinter uns. Um später eine Lichtplanung durchzuführen, müssen wir jedoch die Grundgrößen einmal definiert haben.
Lichtquellen – Lampen
Lampen sind technische Ausführungsformen von künstlichen Lichtquellen (Selbststrahler). Wir sprechen bei künstlichen Leuchtquellen auch von Leuchtmitteln und bezeichnen diese immer als Lampen. Der Volksmund meint mit Lampen meist das Gegenteil wie die Lichttechniker, nämlich die Leuchten, das heißt die betriebsfertige Einheit, die Licht abgibt. Also Lichtquellen bezeichnen wir als Lampen. Zu den Leuchten kommen wir in dem nächsten Artikel unserer Serie (SBZ 09/2014). Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise lassen sich die Lampen in drei Hauptgruppen unterteilen (Festkörper-, Temperatur- und Entladungslampen), die ihrerseits wieder aus verschiedenen Untergruppen bestehen.
Aufbau und Wirkungsweise
Zur Beurteilung, ob Lampen (Leuchtmittel) für den jeweiligen Anwendungszweck und Einsatzort geeignet sind, ist es notwendig, die Details und natürlich die Vor- und Nachteile der Lampen zu kennen. Als lichttechnische Auswahlkriterien können dienen:
- Lichtstrom
- Lichtausbeute
- Lebensdauer
- Leuchtdichte (Blendung)
- Lichtfarbe (Farbtemperatur) und Farbwiedergabe
- Leistungsstufen
- Betriebsverhalten (Kalt- und Heißzündbarkeit, Anlaufzeit, Brennlage u.a.)
- Dimmbarkeit
- Abmessungen
Lebensdauer und Alterung
Der Begriff „mittlere Lebensdauer“ definiert das Zeitintervall, innerhalb dessen 50 % aller Lampen ausgefallen sind. Das können je nach Lampentyp nur 1000 Stunden (einfache Glühlampe), 50000 Stunden bei LED oder 80000 Stunden (extrem langlebige Leuchtstofflampe mit elektrischem Vorschaltgerät) sein. Als zweites wichtiges Kriterium wird neben dem Ausfall von Lampen auch ihr Lichtstromrückgang während ihres Betriebs betrachtet. Der Begriff (L70B50) beschreibt die Lebensdauer, bei der der Lichtstrom auf 70 % des ursprünglich angegebenen Lichtstroms zurückgegangen ist, betrachtet bei 50 % der Population. Bei LED wird dieser Lichtstromrückgang als hauptsächliches Lebensdauer-Kriterium angewendet. Das heißt, gute LED-Leuchten liefern im Mittel noch 70 % Restlichtstrom nach 50000 Stunden (L70B50) Betriebsdauer.
Farbtemperatur und Lichtfarbe
Um die Lichtfarbe einer Lichtquelle zu definieren (rötlich, bläulich etc.), benutzt man den technischen Begriff der Farbtemperatur, definiert in Kelvin. Man stelle sich ein Stück Eisen vor, das immer mehr erhitzt wird. Ist das Eisen noch kalt, strahlt es kein Licht ab. Wird nun dieses Eisen zum Glühen gebracht, so tritt Strahlung mit einer gewissen Farbigkeit auf. Bei einer Temperatur von ca. 800°C bzw. 1073 Kelvin beginnt das Eisen leicht rötlich zu glühen. Bei 5000 K ist das Eisen schon hellblau usw.. Dieses austretende Licht bzw. seine Farbigkeit wird nun mit der Temperatur des erhitzten Strahlers (Eisen) korreliert (Farbigkeit = Temperatur). Damit man Licht von verschiedenen Lichtquellen charakterisieren und das unterschiedlich farbige Aussehen eindeutig definieren kann, werden Lichtquellen durch den Begriff der Farbtemperatur gekennzeichnet. Die Farbtemperatur wird in Kelvin (K) angegeben. Die Kelvin-Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt, der tiefsten Temperatur, die es gibt (–273°C = 0 Kelvin).
Eine Glühlampe mit 100W Leistung besitzt z.B. eine Farbtemperatur von 2800 K. Eine Halogenglühlampe besitzt eine Farbtemperatur von 3200 K usw. (Bild 11). Zur Charakterisierung der Lichtfarbe bei Leuchtstofflampen wurden drei Bereiche festgelegt:
- ww: warmweiße Lichtfarbe, Farbtemperatur kleiner als 3300 K
- nw: neutralweiße Lichtfarbe, Farbtemperatur 3300 K – 5000 K
- tw: tageslichtweiße Lichtfarbe, Farbtemperatur größer als 5000 K
Das heißt, es gibt eine Vielzahl von Leuchtstofflampentypen, die sich z.B. in Farbwiedergabe und Lichtfarbe unterscheiden. Die einzelnen Lampenhersteller haben je nach Ausführung und Zusammensetzung ihre eigenen Bezeichnungen. Die Lichtfarben „de Luxe“ z.B. besitzen eine besonders gute Farbwiedergabeeigenschaft, allerdings auf Kosten einer geringeren Lichtausbeute.
Farbwiedergabe
Die Lichtfarbe einer Lampe sagt jedoch nur etwas über das farbliche Aussehen der Lampe aus, nicht aber über die Farbwiedergabeeigenschaften der Lichtquelle. Dazu gibt es eine eigene Bezeichnung, der Ra-Wert oder im englischen der CRI-Wert (Color Rendering Index). Dieser Wert ist ein Index für die Natürlichkeit der Farbe bzw. die Farbwiedergabe von beleuchteten Gegenständen. Der Wert kann zwischen 0 bis 100 liegen. Je größer der Farbwiedergabeindex (Ra oder CRI), desto natürlicher werden Farben wiedergegeben. Per Definition besitzen eine Glühlampe bzw. das Tageslicht jeweils den Wert Ra = 100. Typische Leuchtstofflampen bzw. Energiesparlampen besitzen meist einen Wert in dem Bereich um Ra = 80. Bei LED gibt es noch einen recht großen Unterschied, hier bitte auf die Verpackung schauen. In Räumen, in denen Menschen arbeiten, müssen die Lichtquellen mindestens einen Ra-Wert von 80 besitzen.
Glüh- und Halogenglühlampe
Der bedeutendste Temperaturstrahler ist die Glühlampe. Die mittlere Lebensdauer einer Standard-Glühlampe liegt bei ca. 1000 Stunden. Eine Erhöhung der Betriebsspannung um 5 % halbiert in etwa die mittlere Lampenlebensdauer. Wird die Betriebsspannung um 10 % gesenkt, wird die Lebensdauer verdoppelt.
Durch die Beimischung von Halogen konnte die Glühlampe effizienter und kleiner gemacht werden. Durch den Halogen-Kreisprozess konnte die Lebensdauer der Lampe verlängert werden, heutzutage je nach Ausführung auf 2000 bis 3000 Stunden.
Die Halogenglühlampen sind heutzutage Standard bei der Beleuchtung von Badezimmern, da sie sehr klein und dimmbar sind, eine Farbtemperatur von meist 3000 K – 3200 K besitzen, was eine sehr warme Lichtfarbe darstellt und vor allem der Haut schmeichelt. Desweiteren besitzen Halogenglühlampen eine sehr gute Farbwiedergabe und durch ihre sehr hohe Leuchtdichte des Halogenbrenners verleihen sie den Materialien im Badezimmer einen schönen Lichtreflex, vor allem gut zu sehen in Badezimmerarmaturen aus Chrom, den Sanitärobjekten aus Keramik und den Fliesen.
Werden Halogenglühlampen gedimmt, ist der Halogenprozess nur noch sehr eingeschränkt funktionsfähig, was die Lebensdauer des Leuchtmittels reduziert. Sollen Halogenlampen über längere Zeiträume hinweg leistungsreduziert (gedimmt) betrieben werden, so ist es ratsam, ab und zu die Leuchtmittel wieder unter Volllast zu betreiben, da hierdurch die Lebensdauer deutlich verlängert werden kann. Die Reduzierung von IR-Strahlung im Licht einer Halogenlampe gelingt bei Reflektorlampen aber auch durch die sogenannte Kaltlichtverspiegelung. Die Infrarotstrahlung wird verstärkt durch den Reflektor hindurch in Richtung Lampensockel abgestrahlt.
Leuchtstofflampen
Die Leuchtstofflampe ist eine Niederdruckentladungslampe. Als Gasfüllung dient meist Quecksilber. Das bedeutet, die Lichterzeugung in Leuchtstofflampen erfolgt durch die Anregung von Quecksilberatomen im UV-Bereich, sodass die Innenwand der Leuchtstofflampen mit fluoreszierenden Leuchtstoffen, den sogenannten Phosphoren beschichtet ist, um das UV-Licht in sichtbares Licht umzuwandeln. Energiesparlampen sind nicht anders als Leuchtstofflampen, aber die Röhren sind gebogen.
Alle Leuchtstofflampen benötigen ein Zündgerät (da die notwendige Zündspannung oberhalb der Netzspannung von 230V liegt) und ein strombegrenzendes Bauteil, z.B.Spulen, verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) oder elektronische Vorschaltgeräte (EVG). In modernen Leuchten sind die Spule und der Starter durch ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) ersetzt. Dieses betreibt die Lampe mit einer Frequenz von 10 bis 40 kHz. Damit flackern die Leuchtmittel nicht mehr, die Verlustleistung ist geringer und je nach Ausführung können die Leuchtstofflampen auch gedimmt werden. Achtung: Nur Leuchtstofflampen bzw. Energiesparlampen mit vier Stiften sind dimmbar. Schraubbare Energiesparlampen sind in der Regel nicht dimmbar. Die meisten Leuchtstofflampen besitzen oftmals nur einen Farbwiedergabewert von Ra 80. Es gibt natürlich auch Leuchtstofflampen mit Ra 90, jedoch ist da die Lichtausbeute schlechter. Leuchtstofflampen gibt es in sehr vielen Farbtemperaturen, bitte genau hinschauen. Die Lebensdauer von Leuchtstofflampen variiert zwischen 20000 bis zu 80000 Stunden, je nach Vorschaltgerät und speziellen Details.
Lichtemittierende Dioden
Die Lichterzeugung mittels LED basiert auf dem Wirkprinzip der Elektrolumineszenz. Bei dieser Form der Lichterzeugung wird wie beim thermischen Strahler an einen leitenden Festkörper eine Spannung angelegt, dieser wird von einem Strom durchflossen und erzeugt über die vorhandenen pn-Übergänge Licht.
LED sind heutzutage in fast allen Farben des sichtbaren Spektrums verfügbar. Für die Erzeugung von weißem LED-Licht sind zwei Prinzipien möglich: Zum einen kann das Licht aus einer roten, grünen und blauen LED additiv zu weißem Licht gemischt werden. Dies ergibt aber kein wirklich gutes Weiß (eher Schweinchen-Rosa). Zum anderen wird eine blau emittierende LED mit einem (meist gelblichen) Fluoreszenzfarbstoff überdeckt. Mit diesem zweiten Prinzip können LED mit Farbwiedergabeindex von Ra 80 oder höher realisiert werden.
Es gibt heutzutage die LED in unterschiedlichen Farbtemperaturen und Farben. Jedoch muss sehr genau darauf geachtet werden (vor allem bei LED-Bändern), dass sich diese nicht zu stark in ihrer Farbtemperatur unterscheiden, sonst gibt es unschöne Farbeindrücke. Desweiteren hängt der Wirkungsgrad einer LED auch sehr stark von der Temperatur im Halbleiterkristall ab. Wird die LED zu heiß, so sinkt die Lebensdauer rapide. Thermomanagement heißt hier das Stichwort. Sorgen Sie also bitte für gute Kühlung bzw. kleben Sie die LED auf die von der Firma zur Verfügung gestellten Aluprofile, um die Wärme großflächig abzuleiten. Die Vorteile der LED sind natürlich ihre sehr kleine Bauweise, die gute Lichtausbeute, die lange Lebensdauer (zwischen 25000 und 50000 Stunden) und ihre Dimmbarkeit. Und natürlich kann man mit farbigen LED sehr schöne Lichteffekte erzielen.
Organische lichtemittierende Dioden
Neueste Entwicklungen in der Lichtindustrie sind sogenannte OLED (Organische lichtemittierende Dioden). Diese können entweder aus halbleitenden Polymeren (p-OLED) oder niedermolekularen Verbindungen (small molecules = sm-OLED) bestehen. In einem iPhone sind p-OLED verbaut.
OLED sind im Vergleich zu LED Flächenstrahler und sehr dünn. In diesem Bereich wird es in der Zukunft im Badezimmer sicherlich Innovationen geben. Da sich OLED noch in der Entwicklungsphase befinden, obwohl es natürlich schon die ersten Produkte zu kaufen gibt, wird es noch einige Zeit dauern, bis sie sich als Massenprodukt durchsetzen. Die Lichtausbeute liegt im Moment noch bei 20 bis 30 lm/W, die Lebensdauer liegt bei 10000 Stunden (L70B50). Jedoch arbeiten die großen Hersteller daran, diese Lichtquelle effizienter und größer bauen zu können. Damit besteht in Zukunft die Möglichkeit, gewölbte und ganz dünne Leuchten zu bauen.
In dieser Folge haben wir uns mit den Grundgrößen der Lichttechnik und den Lichtquellen beschäftigt. Die LED wird noch weiterhin eine rasante Entwicklung erleben mit noch höherer Lichtausbeute (lm/W) und verbesserter Farbwiedergabe. Das heißt, die Leuchtstofflampe bzw. die Energiesparlampe werden in Zukunft weniger eingesetzt werden, auch aus dem Grund, da sie giftiges Quecksilber enthalten. Die neu entwickelte OLED wird der LED in Zukunft den Rang ablaufen, benötigt aber noch einige Zeit, um die sehr guten Werte einer LED zu erreichen.
So weit an dieser Stelle zu den Leuchtmitteln. Im dritten Teil der Serie in SBZ 9/2014 geht es dann um die Leuchten, ihre Lichtwirkungen, ihre charakteristische Lichtausstrahlung und natürlich schauen wir uns auch die neusten Trendleuchten an.
Artikelserie
Licht und Beleuchtung im Bad
Im Lichtbereich hat sich in den letzten Jahren enorm viel getan. Die neuen Leuchtmittel und Steuerungsmöglichkeiten eröffnen bisher ungeahnte Lichtszenarien und Möglichkeiten. Diese sechsteilige Artikelserie stellt die Faszination guter Beleuchtung und ihre Vorteile dar und spannt den Bogen von den Grundlagen der Wahrnehmung über die Lichtquellen bis hin zur Lichtplanung. Auch Farbe und Farbwirkung sowie die dabei entstehenden Emotionen gehören dazu.
Teil 1: Einführung in das Thema Licht und Bad; Natur und Stimmungen; Licht und Strahlung; Physiologie des Sehens SBZ 03/2014
Teil 2: Lichttechnische Grundgrößen und Lichtquellen; lichttechnische Grundgrößen (Lux, Lumen, Candela); Halogenlampe, Energiesparlampe, LED; Energieausbeute (Lumen/Watt); Farbtemperatur, Farbwiedergabe SBZ 06/2014
Teil 3: Leuchten; klassische Leuchten, moderne Leuchten; dekorative Leuchten; Leuchten und Lichtwirkungen; Lichtausstrahlrichtungen SBZ 09/2014
Teil 4: Lichtplanung; Lichtphilosophien (Licht zum Sehen, Focal Glow, Play of Brilliance, Play of Color); Lichtplanungsgrundlagen; Spiegelbeleuchtung; Lichtplanung von Badezimmern mit weißem Licht SBZ 18/2014
Teil 5: Lichtfarben; Farbwahrnehmung; additive und subtraktive Farbmischung; Farbsysteme; Farbkontraste SBZ 21/2014
Teil 6: Emotionen; Grundlagen, Wirkungen, Emotionsmodelle; Lichtsteuerung für farbige Beleuchtung; Lichtplanung von Badezimmern mit farbigem Licht SBZ 24/2014
Extras
Die Schriftenreihe „licht.wissen“ auf https://www.licht.de/de/ umfasst 19 Beiträge zum Thema. Den von unserem Autor zur Lektüre empfohlenen Band 1 „Die Beleuchtung mit künstlichem Licht“ finden Sie unter Extras auf http://www.sbz-online.de zum Direktdownload.
Spotlight
Lichtstrom Φ (phi)
Er bezeichnet die von einer Lichtquelle in den gesamten Raum abgegebene Strahlung (Strahlungsfluss).
Ist ein Maß, was an sichtbarem Licht aus einer Lichtquelle herauskommt.
Je größer der Wert, umso mehr Licht liefert eine Lichtquelle.
Der Lichtstrom ist in der Einheit Lumen (lm) definiert.
Lichtstrom einer Glühlampe (60 W/230V) = 720 lm.
Lichtstrom einer Halogenglühlampe (50 W/12V) = 910 lm.
Lichtstrom einer LED-Lampe (8 W/230V) = 470 lm.
Beleuchtungsstärke E
Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht.
Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx).
Der Beleuchtungsstärkewert sagt nichts über die Helligkeit eines Raumes aus.
Typische Beleuchtungsstärke eines sonnigen Sommertags = 100000 lx.
Typische Beleuchtungsstärke einer typischen Arbeitsplatzbeleuchtung = 500 lx.
Gute Beleuchtung eines Badezimmers = 200–300 lx.
Beleuchtungsstärke in einer Vollmondnacht = 0,25 lx.
Lichtausbeute η (eta)
Zur Effizienzbewertung von Lichtquellen wird der Begriff der Lichtausbeute η (eta) verwendet.
Die Lichtausbeute η gibt den erzeugten Lichtstrom (lumen) im Verhältnis zu der aufgewendeten elektrischen Leistung (Watt) an.
Lichtausbeute einer Glühlampe = 12 lm/W.
Lichtausbeute einer Halogenglühlampe = 15–18 lm/W.
Lichtausbeute einer Standard-LED = ca. 50 lm/W.
Lichtausbeute von Hochleistungs-LED = 90 lm/W.
Maximal mögliche Lichtausbeute einer Lichtquelle = 683 lm/W.
Farbtemperatur
Zur Kennzeichnung der Lichtfarbe einer Lichtquelle wird der technische Begriff Farbtemperatur verwendet.
Die Farbtemperatur ist in Kelvin definiert (–273 °C = 0 Kelvin).
Je geringer der Kelvinwert, umso rötlicher erscheint die Lichtquelle.
Steigt die Farbtemperatur (Kelvinzahl), so wirkt die Lichtfarbe immer bläulicher.
Farbtemperatur einer Glühlampe = 2800 K.
Farbtemperatur einer Halogenglühlampe = 3200 K.
Eine Lichtquelle mit der Bezeichnung „coolwhite“ besitzt eine Farbtemperatur von 4000 K.
Farbwiedergabeindex Ra
Die Farbwiedergabeeigenschaften einer Lichtquelle wird mit dem Ra-Wert bzw. dem CRI-Wert (Color Rendering Index) angegeben.
Der Wert liegt zwischen 0 und 100.
Je größer der Farbwiedergabeindex, desto natürlicher werden Farben wiedergegeben.
Eine Glühlampe und das Tageslicht besitzen einen Ra = 100.
Energiesparlampen besitzen meist einen Wert von Ra = 80.
In Räumen, in denen Menschen arbeiten, müssen die Lichtquellen mindestens einen Ra-Wert von 80 besitzen.
Der Farbwiedergabewert Ra muss auf allen Verpackungen aufgedruckt sein.
Autor
Dr. Roland Greule ist Professor für Beleuchtungs- und Lichttechnik an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg. Er leitet das Competence Center Mensch und Medien an der HAW-Hamburg und ist Geschäftsführer des Lichtplanungsbüros Greule in Henstedt-Ulzburg; https://www.haw-hamburg.de/; E-Mail: greule@mt.haw-hamburg.de
