Wer sein Zuhause frisch umrüsten will auf die smarte Technik und vielleicht sogar noch klassische Glühbirnen und Halogenstrahler im Einsatz hat, wird sich vielleicht fragen welche LED-Lampe hierfür ein gleichwertiger Ersatz ist. Während man bei Glühbirnen von der Watt-Zahl ausgegangen ist, kann man diese Kennzahl bei den sehr viel effizienteren LED-Lampen nicht mehr vergleichen. Für die richtige Beleuchtung spielen außerdem andere Eigenschaften wie die Farbtemperatur, der Farbwiedergabeindex und der Abstrahlwinkel eine Rolle.
Inhaltsverzeichnis
- Wichtige Kennzahlen
- Abschätzung: Vergleich von Watt und Lumen
- Ausleuchtungscharakteristiken
- Farbtemperatur
- Color Rendering Index (CRI)
- Helligkeit und Flimmerverhalten
Wichtige Kennzahlen
Als Angaben findet man bei LED-Lampen in der Regel folgende Daten:
- Leistungsaufnahme in Watt [W]
- Lichtstrom in Lumen [lm]
- Farbtemperatur in Kelvin [K]
- Farbwiedergabeindex [CRI]
- Absstrahlwinkel in Grad [°]
Daneben findet man auch die Lichtstärke in Candela (cd) als Angabe, die den Lichtstrom (lm) auf einen bestimmten Abstrahlwinkel bezieht. Die Beleuchtungsstärke Lux (lx) dahingegen beschreibt den Lichtstrom, der auf eine bestimmte Fläche fällt.
Abschätzung: Vergleich von Watt und Lumen
Moderne Glühbirnen schaffen einen Lichtstrom von 8-16 lm/W. Eine 60 Watt Glühbirne strahlt demnach mit 480 – 960 lm. Das ist jetzt eine ziemlich große Differenz, man kann aber von einem Mittelwert von 720 lm ausgehen.
LED-Lampen sind sehr viel effizienter, daher brauchen sie für die gleiche Lichtleistung auch sehr viel weniger Strom. Je nach Modell und Bauart/Fassung schaffen LED-Lampen 50 – 120 lm/W.
Zur Einordnung hier mal ein paar Kennwerte der aktuellen Philips Hue White & Color Ambiance Reihe
| E27 | 85 lm/W |
| E14 | 78 lm/W |
| GU10 | 54 lm/W |
Die Philips Hue White & Color Ambiance E27 Lampe kommt bei einer maximalen Leistungsaufnahme von 9,5 W auf 806 lm und ersetzt damit eine starke 60 Watt Glühbirne.
GU10 Strahler haben in der Regel weniger LEDs verbaut und konzentrieren ihre Lichtmenge mit einem kleineren Abstrahlwinkel auf einen kleineren Bereich als z.B. die E27 oder E14 Lampen.
Ausleuchtungscharakteristiken
E14 = Donut , Spitze und Fassung unbeleuchtet
GU10 = kegelförmig in den Raum.
E27 = Halbkugelförmig in den Raum von der Fassung weg
Farbtemperatur
Die Farbtemperatur wird in Kelvin angegeben und entsteht durch die Farbe des glühenden Eisens in der Lampe. Beim Erhitzen von Metall fängt es aber einer Temperatur von 500-600 °C an für uns sichtbar rot zu glühen. Mit höheren Temperaturen verschiebt sich die Wellenlänge der Strahlung und die Farbe wechselt zu Orange / Gelb bis hin zu blau.
Warmweiße LED Lampen haben meistens eine Farbtemperatur zwischen 2200 und 2700K. Ab 6500K wird das Licht als kaltweiß bezeichnet.
Mit smarten Lampen kann man so auch die Lichtfarbe an die Tageszeit und Situation anpassen. Während morgens und abends das Tageslicht eine warme Farbtemperatur im Bereich von 2700-3000K annimmt, ändert es sich mittags zu einem kaltweißen Licht von bis zu 6500K. Dieser Verlauf der Lichtfarbe steuert auch unseren Schlafrhythmus. Kaltes Blaulicht hemmt die Produktion von unserem Schlafhormon Melatonin, weswegen man abends eher ein entspannendes, warm weißes Licht ein schalten sollte und Monitore oder das Smartphone Display mit einem hohen Blaulichtanteil abends meiden sollte.
Color Rendering Index (CRI)
MIt dem CRI – Wert lässt sich beschreiben, wie natürlich das Licht einer LED-Lampe wirkt und wie sehr sich das Spektrum dem Sonnenlicht ähnelt. Ein Wert von 100 entspricht dabei genau dem Lichtspektrum von Sonnenlicht und ist in diesem Fall das Optimum. Meistens liegen die CRI Werte im Bereich von 80–90, wobei ein niedrigerer Wert dazu führt, dass Objekte eher blass aussehen und Farben nicht so kräftig zu sehen sind. Der Grund hierfür ist, dass im Lampen Lichtspektrum bestimmte Wellenlängenbereiche fehlen oder sehr schwach vorhanden sind, sodass die Farbe dieser Wellenlängen nicht reflektiert wird. Ein hoher CRI Wert der Beleuchtung kann daher zu einem großen Unterschied in der Atmosphäre zu Hause beitragen und ist natürlich auch bei einer richtigen Ausleuchtung für Fotografie sehr entscheidend.
Einen Haken gibt es jedoch auch hier. LEDs mit hohem CRI – Wert arbeiten deutlich weniger effizient. Um eine gleiche Helligkeit wie bei monochromatischen Licht zu erreichen wird daher eine sehr viele höhere Leistungsaufnahme benötigt bzw. mehr Leuchtdioden. Durch die hochwertigen Dioden, einer größeren notwendigen Anzahl an LEDs und die höhere Leistungsaufnahme geht man also gleich mehrere Nachteile ein und Hersteller versuchen so einen Kompromiss zu finden.
CRI Angaben von Smart Home Lampen sind oft schwer zu finden und in der Regel auch nicht so hoch wie von klassischen LED-Lampen. Der CRI Wert ist dabei auch von der dargestellten Lichtfarbe abhängig, da je nach eingestelltem Licht die Farben aus unterschiedlichen LEDs gemischt werden. Die 4. Generation Philips Hue White & Color E27 ist mit einem CRI von 80+ im Bereich von 2000-4000K angegeben und einem Maximum von 91 CRI bei 2700K.
Helligkeit und Flimmerverhalten
LEDs benötigen eine konstante Spannung. Daher funktionieren sie nicht an gewöhnlichen Dimmern, die die Netzspannung regulieren. Die Helligkeit der LEDs hängt von dem durchfließenden Strom in der Diode ab. Etwa die Hälfte der aufgenommenen Leistung wird bei LEDs zu Wärme umgewandelt. Je höher also der durchfließende Strom ist, desto heller, aber auch heißer werden die Lampen. Um die gewünschte Helligkeit einzustellen und ein passendes Wärmemanagement zu erreichen schaltet die Steuerelektronik die LEDs ganz schnell An und wieder Aus. Anstatt also die LED Helligkeit direkt über die Betriebsspannung zu steuern, wird per Pulsweitenmodulation (PWM) die Spannung kurz unterbrochen. Dadurch entstehen Impulse mit einer bestimmten Frequenz. Je länger der Impuls und je kürzer die Pause zwischen zwei Impulsen, desto heller leuchtet die LED. Je schneller die Frequenz ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Lampe flimmert.
Das menschliche Auge ist sehr träge und nimmt diese Impulse als durchgehendes Leuchten wahr. Dennoch kann es gerade bei günstigen LEDs in bestimmten Helligkeitsbereichen zu einem deutlich wahrnehmbaren Flimmern kommen. Auch wenn man das Flimmern vielleicht nicht wahrnimmt, reagieren manche Personen hier unterbewusst sehr sensibel darauf. Verdeutlichen kann man das Verhalten, in dem man einfach mal mit der Handykamera auf eine LED Lampe filmt. Das menschliche Auge nimmt bereits ab 13-16 Bildern pro Sekunde (FPS) keine Einzelbilder mehr wahr. Bei Filmen hat sich daher ein FPS Bereich von 25-30 FPS durchgesetzt, sodass Bewegungen auch flüssig aussehen. LEDs flackern in der Regel mit einer Frequenz von 50-60 Hz. Heutige Kameras nehmen bereits mit mehr als 60 FPS Bilder auf, sodass dieses Flackern im Video sichtbar wird. Besonders beim dimmen der Helligkeit wird dann dieses Flimmern bzw. Flackern so richtig deutlich.