Literaturtipp
LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung
Lichtquellen: Typen und Merkmale
Eine gute Beleuchtung setzt die Wahl der richtigen Leuchtmittel voraus. Sie tragen entscheidend zur Effizienz der Beleuchtung und zur Lichtqualität bei. Dabei ersetzen LED-Lösungen zunehmend traditionelle Lampentypen.
Je nach Art der Lichterzeugung kann die Welt der Lichtquellen in drei Gruppen eingeteilt werden:
- Temperaturstrahler
- Entladungslampen
- Leuchtdioden (LEDs und OLEDs)
Traditionelle Lichterzeugung: Temperaturstrahler
Glüh- und Halogenlampen sind Temperaturstrahler. Sie erzeugen Licht, indem ein Wolfram-Wendeldraht erhitzt wird. Zu dieser Gruppe gehören
- Glühlampen, die seit 2012 nicht mehr in den Markt gebracht werden dürfen, und
- Halogenlampen.
Der Glaskolben kann evakuiert oder mit Gas – meist Edelgas(en), aber auch Stickstoff – gefüllt sein. Glühlampen haben eine schlechte Lichtausbeute, dafür bieten sie perfekte Farbwiedergabe und sind voll dimmbar.
Die Lichtausbeute kann aber erhöht werden durch Doppelwendelung und/oder Veredelung der Gasfüllung, etwa durch Krypton oder Xenon. Halogene verringern die Abdampfung von Wolfram von der Wendel, sodass eine Kolbenschwärzung bei Halogenlampen verhindert wird. Zudem werden durch infrarotreflektierende (IR-) Beschichtungen des Glaskolbens weitere Effizienzgewinne realisiert.
Nach einem Beschluss der EU-Kommission waren Halogenlampen in klassischer Glühlampenform (meist Effizienzklasse D) und mit E14- oder E27-Schraubsockel bis September 2018 auf dem Markt; für Halogenlampen mit G9- oder R7s-Sockel, die zum Beispiel in Schreibtischlampen oder Deckenstrahlern verwendet werden, gibt es keine Frist.
Entladungslampen
Entladungslampen erzeugen Strahlung durch einen Lichtbogen zwischen zwei Elektroden. Diese Strahlung tritt entweder aus dem Lampenvolumen direkt als sichtbares Licht aus (z. B. bei Halogenmetalldampflampen) oder wird durch eine Leuchtstoffschicht auf der Kolbenwand von UV-Strahlung zu sichtbarem Licht umgewandelt (z. B. bei Leuchtstofflampen). Der Betriebsdruck im Entladungsrohr ist entweder niedrig (Niederdruck-Entladungslampen) oder hoch (Hochdruck-Entladungslampen).
Wahre Energiesparer sind Hochdruck-Entladungslampen: Klein und kompakt, liefern sie extrem große Lichtmengen bei einer langen Lebensdauer. Es sind vor allem Halogenmetalldampf-Lampen und Natriumdampf-Lampen im Einsatz – je nach Bereich zweiseitig gesockelt, in Röhren- oder Ellipsoidform.
Zu den Hochdruck-Entladungslampen zählen:
- Halogen-Metalldampflampen
- Natriumdampf-Hochdrucklampen
Zu den Niederdruck-Entladungslampen zählen:
- stabförmige Leuchtstofflampen,
- Kompaktleuchtstoff- und Energiesparlampen
- Induktionslampen
- Natriumdampf-Niederdrucklampen
Betrieb und Nutzungsdauer
Im Laufe der Nutzungsdauer nimmt der Lichtstrom ab. Zusammen mit ausgefallenen Lampen ergibt sich dann ein Rückgang des Anlagen-Lichtstroms, der einen bestimmten Mindestwert (80 %) nicht unterschreiten sollte. Zu diesem Zeitpunkt hat die Lampe ihre wirtschaftliche oder Nutzlebensdauer erreicht.
Entladungslampen brauchen zum Betrieb
- Vorschaltgeräte, die den Strom begrenzen, der durch die Lampe fließt, und
- Zündelemente, die den Impuls zum Durchzünden liefern.
Betrieb immer mit Vorschaltgerät
Bei Leuchtstofflampen und Hochdruckentladungslampen niedriger Wattagen empfehlen sich elektronische Vorschaltgeräte, denn sie sorgen für einen ruhigen und effizienten Lampenbetrieb. Je nach Ausführung punkten sie mit weiteren Vorteilen:
- Sofortstart und flackerfreie Zündung,
- flimmerfreies Licht durch Hochfrequenzbetrieb,
- automatische Abschaltung defekter Lampen,
- Steuerung und Dimmung nach Bedarf.
UV-absorbierende Kolben verringern außerdem meist die von Entladungslampen erzeugte UV-Strahlung. Hochdruck-Entladungslampen sollten grundsätzlich in geschlossenen Leuchten betrieben werden, wenn sie nicht extra für offene Leuchten freigegeben sind.
Entladungslampen produzieren Licht beim Stromdurchgang durch ionisiertes Gas oder Metalldampf. Je nach Gasfüllung wird sichtbares Licht direkt abgestrahlt oder UV-Strahlung durch Leuchtstoffe auf der Innenseite der Glaskolben in Licht umgewandelt. Der Betriebsdruck im Entladungsrohr ist entweder niedrig (Niederdruck-Entladungslampen) oder hoch (Hochdruck-Entladungslampen).
Lichterzeugung heute: LEDs
Gut zu steuern, äußerst effizient, kompakt und langlebig: Die LED hat die Beleuchtung innerhalb weniger Jahre revolutioniert und empfiehlt sich für fast alle Lichtanwendungen in Innen- und Außenbereichen.
Die lichterzeugenden Chips können nur auf einem Board als Module betrieben werden. Komplettiert mit Betriebsgerät, Außenkolben und z. B. E27-Sockel kann die LED-Lampe direkt als Retrofit eingesetzt werden. Inzwischen gibt es am Markt aber auch viele LED-Leuchten als Komplettsysteme mit nicht austauschbaren LED-Modulen.
Eine Variante sind organische Leuchtdioden (OLEDs), die bereits in ersten Leuchten zu finden sind.
Die Entwicklung innovativer Lichtquellen geht weiter. Das zeigen Laserscheinwerfer in der Automobilindustrie und Quantum-Dots – winzige Nanokristalle, die bereits in LCD-Bildschirmen eingesetzt werden.
