Sind LED-Retrofit eine Alternative zur Glühlampe?

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Das menschliche Auge beurteilt Lichtwerte nur schlecht

Hier wird oftmals mehr versprochen, doch ist das menschliche Auge ein schlechter Lichtwerte-Beurteiler. Der 30 bis 40% geringere Lichtstrom kann nur messtechnisch ermittelt werden. Schaut man direkt in die LED-Lampe, so erscheint die heller, als konventionelle Leuchtmittel. Grund: Die LED emittiert aus einer kleineren Oberfläche und wirkt somit augenscheinlich heller. Das aus einer Licht emittierenden Diode austretende Licht wirkt als leuchtende Fläche um fast 400 mal heller als eine matte 60-W-Glühlampe. Leuchtdichtevergleich: LED: 50*10⁶ cd/m²; 60-W-Glühlampe: 120*10⁶ cd/m².

Kritisch zu prüfen sind hier die technischen Angaben in der Produktbeschreibung. Die Leistungsangabe Watt kann bei LED-Lampen nicht mehr als Referenz für die abgebende Lichtmenge herangezogen werden. Das war früher einfacher: Eine 40-W-Lampe war genauso hell wie eine 40-W-Lampe. Die vergleichenden Größen heute sind abgebende Lichtmenge, also der Lichtstrom in Lumen, sowie der Wirkungsgrad, die Lichtausbeute in lm/W. Hier ist es notwendig, etwas über Lichttechnik zu lernen.

Die Besonderheit mit dem gebündelten Licht einer LED

In dieser erwähnten Preisklasse sind noch selten Produkte zu finden, die herkömmliche Leuchtmittel, wie die 40-W-Glühlampe oder 35-W-Halogenstrahler tatsächlich hinsichtlich Lichtstrom ersetzen könnten. Meist werden Beleuchtungsstärke-Diagramme gezeigt, die direkt unter der Lampe gleiche oder sogar höhere Lux-Werte nennen.

Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für den anteiligen Lichtstrom der Lampe, welcher auf eine Fläche von 1 m² wirkt. Dabei entspricht 1 Lux = 1 lm/m². [1] LEDs geben ihr Licht technisch bedingt gerichtet ab. Durch diese Bündelung erscheint die beleuchtete Fläche somit heller trotz weniger Lichtstrom. Die bekannte Esstisch-Lampe wäre hier bestimmt eine praktikable Verwendung. Ganz anders LED-Lampen im Kronleuchter, wie sie als LED-Kerzen erhältlich sind. Diese ändern nicht nur das Look-and-Feel des Kronleuchters. Die Zimmerdecke erscheint hell beleuchtet, doch im Raum wird es dunkler, da das meiste Licht nach oben abgegeben wird.

Die wichtigsten Parameter einer LED-Lampe

Neben Lichtmenge, Wirkungsgrad und Abstrahlcharakteristik wird ein Leuchtmittel durch Parameter, wie Lichtfarbe, Farbwiedergabeindex, Dimmbarkeit und Lebensdauer beschrieben. Lichtfarbe: Bei Glühlampen und Halogenstrahler wird ein warmes Licht mit Lichtfarben von 2500 bis 3000 K vorausgesetzt. Technisch bedingt sind LED-Lampen mit warmem Licht weniger effizient und somit weniger hell. Die Ursache liegt in der konvertierenden Phosphorschicht, welche aus einer blauen LED weißes Licht generiert. Je wärmer das Licht sein soll, desto mehr gelber und dämpfender Phosphor wird verwendet.

Farbwiedergabeindex: Von der Leuchtstoffröhre ist das Problem bekannt, dass bei einem schlechten Farbwiederindex (Ra, CRI) die angeleuchteten Objekte unnatürlich wirken. Im exklusiven Segment finden sich LED-Lampen mit einem Ra > 90 und kommen so der Glühlampe mit Ra = 100 nahe. Dimmbarkeit: Konventionelle Leuchtmittel waren als ohmsche Verbraucher über Triac-Dimmer (Phasenanschnitts-Steuerung) problemlos dimmbar. LEDs benötigen dagegen einen Treiber, welcher aus konstanter Eingangsspannung einen Konstantstrom für die LEDs erzeugt. Unter geringstem Platzbedarf soll der Treiber einen ohmschen Verbraucher ohne weitere Verluste simulieren, dabei das eingehende vom Dimmer veränderte Sinus-Signal analysieren und daraus den ausgehenden Konstantstrom mit einem Tastverhältnis versehen. Da ist schon einiges Know-how integriert. Das Tastverhältnis von An zu Aus wird Pulsweitenmodulaton oder kurz PWM bezeichnet und ist das übliche Verfahren zur Dimmung von LEDs.

Das schwächste Glied im System LED-Lampe

Eine LED-Lampe besteht aus LED und LED-Treiber, wobei das schwächste Glied immer die Lebensdauer bestimmt. Tatsache dabei ist, dass LED-Treiber Elektrolytkondensatoren verwenden. Deren Lebensdauerangabe ist stark von der Betriebstemperatur abhängig und selbst bei 25 °C sind die 50.000 h bereits ein hoher Anspruch.

Der LED-Treiber befindet sich innerhalb der LED-Lampe und muss Temperaturen von 70 °C und mehr aushalten. Auf Lebensdauer gezüchtete LED-Lampen verwenden teure Long-Life-Kondensatoren, sowie ein optimiertes System zur Wäremableitung. Das müssen nicht immer unansehnliche Kühlrippen sein, sondern kann auch durch ein ausgeklügeltes Doppelwand-System realisiert sein. So entsteht eine Art Kamin, durch den die kühlende Luft durchstreichen kann. Genau nach diesem System entwickelten beispielsweise LEDON ihre LED-Retrofit-Lampen. Äußerlich sind selbst bei der 10-W-LED-Lampe mit 600 lm Lichtstrom keine Kühlrippen zu sehen.

Das ursprünglich nach unten bzw. nach vorne gerichtete Licht der LEDs wird über einen satinierten und geschickt geformten Glaskolben so gelenkt, dass selbst nach oben und rückwärtig Licht austritt. Effiziente kaltweiße LEDs sowie wenige rote LEDs sind aufeinander abgestimmt und es entsteht ein warmes Licht mit hohem Farbwiedergabeindex von über Ra = 90.

* Tom Reichelt ist zertifizierter Projektmanager PMP, Gesellschafter AllgoLUX, Inhaber von LEDclusive.de sowie Dienstleister für LED-Projekte.

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