Wir machen das SELBST!

Alles über Lampen, Lumen, Lux, Watt und Kelvin

Anstelle der Glühlampe tritt eine Vielzahl an alternativen Techniken. Halogenlampen, Energiesparlampen und LED-Leuchten. Bei den neune Lampen sagt die Wattzahl nichts mehr über deren Helligkeit aus, dafür gibt es andere Kennwerte.

Lampentypen

Die Glühbirne ist die älteste Lichtquelle. 1854 vom deutschen Uhrmacher Heinrich Goebel erfunden und 1879 von Edison auf den Markt gebracht. Die Glühlampe ist einTemperaturstrahler. 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.

Mit Halogenen wird aus der 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. Am weitesten verbreitet sind die Niedervolt-Halogen-Glühlampe. Halogenlampen in Hochvolt-Technik dienen als direkten Ersatz konventioneller Glühlampen.

Leuchtstofflampen erzeugen rund 70% des künstlichen Lichts auf der Welt. 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 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.

Die Energiepsparlampe erzeugt Licht nach dem gleichen Prinzip wie Leuchtstofflampen. Durch Falten und Aufrollen des Glasrohres sind diese Lampen sehr kompakt gebaut. Im Sockel ist das Vorschaltgerät integriert. Man spart damit bis zu 80% Strom. Moderne hochwertige Energiesparlampen halten ca. 15000h. 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 ist auf der Verpackung angegeben. Energiesparlampen Spuren von Quecksilber und sind deutlich schwerer als Glühlampen.

LED-Lampen und Leuchtdioden setzen sich zunehmend als Beleuchtungsmittel durch.Weisse Leuchtdioden als LED-Lampen und LED-Leuchten werden 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. Manche Modelle sehen daher eher aus wie ein Maiskolben und nicht wie eine Glühbirne.

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. Niederdrucklampen (Innendruck bis etwa 10 mbar) haben einen großen Anteil an Ultraviolettstrahlung; sie eignen sich als sogenannte Quarzlampe 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. Quecksilberdampf-Hochdrucklampen haben Betriebsdrücke bis etwa 10 bar und werden häufig zur Straßen- und Industriebeleuchtung eingesetzt. Sie benötigen ein Vorschaltgerät.

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). Ihre Lebensdauer ist sehr hoch, sie beträgt ca. 7500 Stunden.

Lichtspektrum und -farbe

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. Vom kurzwelligen Ultraviolett über Blau, Blaugrün, Grün, Grüngelb, Orange bis zum langwelligen Rot weist das Spektrum des Sonnenlichts einen kontinuierlichen Übergang auf. Die Wellenlängen der sichtbaren Strahlung reichen von 380 nm (violett) bis 780 nm (rot). Unser Auge hat seine maximale Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von 555 nm (gelbgrün). Die folgende Abbildung zweigt typische Spekten von Tageslicht, Glühlampe, Leuchtstofflampe und LED-Beleuchtung.

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).

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.

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 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 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

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?

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 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:

  • Watt(W): die bekannte Wattangabe zeigt die elektrische Leistungsaufnahme, also den Stromverbrauch an
  • Lumen (lm): dieser Wert für den Lichtstrom gibt an, wie hell eine Lampe ist
  • Vergleichswert: welcher klassischen Glühlampe die Lampe entspricht (in W)
  • Lebensdauer: Angabe in Stunden und Jahren (bei drei Stunden Betrieb pro Tag)
  • Schaltzyklen: wie oft kann eine Lampe an- und ausgeschaltet werden, ohne Schaden zu nehmen
  • Lichtfarbe: Wert für die Farbtemperatur mit der Einheit Kelvin (K), siehe oben
  • Farbwiedergabeindex Ra: (freiwillig) wie naturgetreu das Licht der Lampe die Farben der beleuchteten Gegenstände wiedergibt.
Lumen [lm] - Lichtstrom Lumen ist die Einheit des Lichtstroms. Es bezeichnet die pro Sekunde abgestrahlte Leistung im Wellenbereich des sichtbaren Lichtes. 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:
  • Eine 60-Watt-Glühlampe hat einen Lichtstrom von 600 lm
  • Eine 100-Watt-Glühlampe hat einen Lichtstrom von 1500 lm
  • Eine 40-Watt-Leuchtstoffröhre hat einen Lichtstrom von 2300 lm
  • Eine 100-Watt-Quecksilberdampflampe hat einen Lichtstrom von 4500 Lumen lm

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 dem Gewitter entsprechen ca.1 000 Lux. 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. 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.

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

Leistung [W]

Dies ist die elektrische Leistung, die das Leuchtmittel aufnimmt (Einheit Watt). Leuchtmittel werden 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

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

Lampensockel

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.
  • B: Bajonettsockel (längere Stifte)
  • BA: Bajonettsockel für KFZ (kürzere Stifte)
  • D: Sofittenlampen
  • E: Sockel mit Schraubgewinde (Edison-Gewinde)
  • F: Sockel mit einzelnen herausragenden Kontaktstift oder Flachsteckern Verschiedene Kontaktformen werden durch Kleinbuchstaben bezeichnet:
    • a: zylindrischer Stift
    • b: geriffelter Stift
    • c: andere Stiftform
  • G: Sockel mit zwei und mehr rausragenden Kontaktstiften oder Flachsteckern
  • K: Bi-Post-Sockel mit flexiblem Anschluss
  • P: Prefocus-Sockel (Einstellsockel)
  • R: Sockel mit vertieften Kontakten (Halogenstiftlampen)
  • S: Hülsensockel
  • Sv: Sofittenlampe
  • T: Sockel für Telefonlampen
  • W: Integrierter Sockel als Bestandteil der Lampe

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


Diese Seite ist ein Service von "Wir machen das SELBST e.V." - Impressum

Umsetzung, Programmierung und Gestaltung: Guido Pagenkopp - Das andere Internet