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Was ist das beste Licht?

Bevor ich zum eigentlichem Thema es Aufsatzes komme, den Vor- und Nachteilen der einzelnen Leuchtmittel, noch ein kleiner Seitenhieb auf die EU, weil es gerade passt.

Erinnert Sie sich noch daran, als vor ein paar Jahren, als die EU und sie Glühbirne verboten hat? Da gab es Hamsterkäufe, vor allem ärgerten sich viele, das ihnen das Europaparlament vorschrieben will welche Leuchtmittel sie einsetzen. Und sie haben auch Recht: die Reglementierungswut ist in den letzten Jahrzehnten ja immer größer geworden. Die EU will alles regeln und oft Dinge die gar nicht geregelt werden müssen. Ein Beispiel ist die Sache mit den Glühlampen. Jeder soll selbst entscheiden, ob er welche einsetzt oder nicht. Bei laufend ansteigenden Energiepreisen werden viele von ihnen sowieso durch energiesparende Modelle ersetzt werden. Oder wie die die FDP sagen würde: Der Markt regelt es. Ein anderer Punkt ist das die Wasserversorgung privatisiert werden soll. Warum? Damit Firmen noch mehr Geld verdienen? Wir haben ja schon privatisiere Märkte bei der Versorgung und Infrastruktur. Der Strommarkt ist privatisiert, doch billigeren Strom gibt es dadurch nicht, eher wird der Ausbau und der Erhalt heruntergefahren um die Profite zu maximieren. Und genau dies befürchte ich auch bei der Wasserversorgung wenn sie privatisiert wird. England lässt mit abschreckendem Beispiel grüßen.

Doch zurück zu den Leuchtmitteln, wie es so schön neudeutsch heißt. Man hat nachdem die Glühbirne weggefallen ist, ja heute die Auswahl zwischen drei Alternativen: Halogen, Energiesparlampen auf Basis von Quecksilberdampflampen und LED-Lampen. Mir hat die Glühlampe gut gefallen. Besser als jede der drei Alternativen. Das Licht ist sofort da, es ist ein warmer Gelbton, der angenehm ist und die Birne sah auch gut aus, Strahler waren hell. Sie hat eben nur einen Nachteil: sie ist ein Energieverschwender. Es wird ein Draht aus Wolfram elektrisch aufgeheizt bis er glüht und er strahlt natürlich die meiste Energie im Infraroten als Wärme ab, nur ein ganz kleiner Teil wird als sichtbares Licht abgestrahlt, vor allem im roten und gelben Spektralbereich, weshalb wie es auch als "warm" empfinden.

Das Problem ist die freiwerdende Hitze. Nur etwa 5% der Energie wird als Licht abgestrahlt, der Rest als Wärme. Das strapaziert die Stromrechnung. Als ich mich 2005 entschloss fast alle Glühbirnen durch Energiesparlampen zu ersetzen, sank unser Stromverbrauch um zirka 200 kWh pro Jahr. Okay, das sind nur 5% des Gesamtstromverbrauchs, aber immerhin. In den letzten acht Jahren habe ich so 400 Euro an Stromkosten gespart, die Energiesparlampen kosteten aber nur 90 und die meisten von Ihnen arbeiten auch noch. Ein weiterer Punkt ist, dass die Wärme auf Dauer auch die Fassungen beschädigt. Früher habe ich als ich das noch nicht wusste schon die eine oder andere Lampe auf den Müll geworfen, weil die Metallsockel für die Lampenfassung meistens in Kunststoff eingegossen sind und dieser mit der Zeit spröde wurde und abbröckelte. Schuld war früher meist eine zu leuchtstarke Glühbirne z.B. eine mit 75 Watt, weil ich es hell haben wollte. Abhilfe war der Übergang auf Strahler, die mit weniger Leistung auskommen und die Energie gebündelt abstrahlen. Wo dies nicht möglich ist, z.B. bei einer Wohnzimmerlampe musste ich damit leben, dass sie trotz 40 Watt Birnen (so wenig Leistung wie tragbar) nach 12 Jahren auf den Müll musste, weil die Kunststofffassung spröde war.

Die Lebensdauer der Glühbirne ist dagegen kein Problem. Früher wurde sie ja mal begrenzt, da gab es ja den Skandal um das Phoebus Kartell, dass sie künstlich auf 1000 Stunden festsetzte, aber die die ich zuletzt hatte waren obwohl es nie Markenprodukte waren sicher über Tausend Stunden im Einsatz. Andererseits muss man sagen das die Netzspannung die an der Glühlampe ankommt im Haushalt meistens unterhalb 230V liegt, wodurch die Lampen i.d.R. leicht gedimmt betrieben werden und dadurch länger halten. Wenn man in der Nähe vom Trafohäuschen wohnt, kann die Spannung aber auch höher sein, weshalb es Glühlampen (und Halogenlampen) auch für 240V Nennspannung gab und gibt (allerdings nicht im Baumarkt sondern im Fachgeschäft ober beim Elektriker). Generell darf die Netzspannung zwischen 243 und 207V schwanken (+6 und -10%).

Ich habe heute noch Glühbirnen im Einsatz und auch einige auf Reserve, denn es gibt einen Ort, da finde ich sie ideal: Als Beleuchtung im Treppenhaus. Das ist nur kurz an und wird durch einen Timer ausgeschaltet, dafür soll die Helligkeit sofort da sein und dass sie etwas mehr Strom brauchen spielt da keine Rolle, weil es nur so kurz in Betrieb ist. Ich hatte auch hier anfangs Energiesparlampen montiert, aber da sie so lange brauchen um richtig hell zu sein störte, da war man schon im nächsten Stock bevor es richtig hell wurde und das dauernde Ein/Ausschalten tat ihnen auch nicht gut, eine von vier Birnen war nach kürzester Zeit kaputt.

Kommen wir zur Energiesparlampe. Die hat eigentlich nur einen Vorteil: Sie spart Energie. Verglichen mit einer Glühbirne rund 70 bis 80%, sie kommt also mit einem Viertel der Energiemenge aus. Das merkt man auch. Man kann die Birne anfassen ohne sich die Finger zu verbrennen (abgesehen von einer 15W-Lampe, die konnte man auch so anfassen. Die, die ich 2005 gekauft habe, wurden denn auch nur deswegen gekauft, ansonsten hatten sie nur Nachteile:

Die Form sah damals beschissen aus: es waren diese Miniaturleuchtstoffröhren, die je mehr Leuchtkraft sie hatten, um so länger wurden. Damit passten sie nicht in viele Lampen, die abgeschlossen waren oder wenn das nicht der Fall war, schauten sie unten raus, was hässlich ist. Das Licht ist weiß und vor allem brauchen sie einige Zeit, bis sie richtig hell sind, so ungefähr eine Minute. Das ist nichts wenn man mal kurz nur in ein Zimmer rein oder besser durch muss.

Vom Funktionsprinzip sind Energiesparlampen (korrekte Bezeichnung: Kompaktleuchtstofflampe) nichts anderes als Leuchtstoffröhren die es ja schon lange gibt. In den Röhren befindet sich Quecksilber. Es wird beim Einschalten erst verdampft und nur das Gas wird durch ein elektrisches Feld ionisiert. Daher wird die Lampe erst langsam hell. Beim Einfang der Elektronen gibt das Quecksilber Strahlung bei 254 nm Wellenlänge ab, das ist im UV-Bereich. UV-Strahlung kommt bei uns nicht auf der Erde an, da die Atmosphäre und Ozonschicht es absorbieren. Deswegen braucht man zum Nachweis bei Sternen eigene Satelliten. Erst durch eine Beschichtung der Wand wird die UV-Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt. Sie verhindert auch das von der UV-Strahlung die sonst zum Entkeimen von Wasser genutzt wird eine Gefahr ausgeht.  Von der Beschichtung hängt die Farbtemperatur ab, also ob wir ein Licht als weis, gelb oder rötlich empfinden. In jedem Falle ist es aber kein kontinuierliches Spektrum, es sind also nicht alle Wellenlängen, sondern nur bestimmte Farben enthalten. Das verfälscht die Farbwahrnehmung. Das kennt jeder von der Fleischtheke, wo man bewusst Leuchtstoffröhren mit einem hohen Anteil an blauem Licht verwendet, damit das Fleisch mehr rosa aussieht. Sie eignen sich also nur bedingt für Einsatzgebiete bei denen Dinge farbecht dargestellt werden müssen. Freilich gibt es teure Leuchtstofflampen mit einigermaßen kontinuierlichem Spektrum (sehr guter Farbwiedergabe) z.B. für Professionelle Anwender wie Druckereien, Restauratoren, Galerien und, am wichtigsten, für Shopbeleuchtung.

Inzwischen hat sich viel getan. Es gibt Energiesparlampen nicht nur in der hässlichen Mini-Leuchtstoffröhrenform, kompakter und in Wendelform. Beschichtungen (die eigentlichen Leuchtstoffe) sind auch mit warmweisser Farbe für den Privatkunden erhältlich und erreichen mit 'quickstart'-Funktionen sehr kurze Einschaltzeiten (deutlich unter einer halben Sekunde, quasi sofort). Damit sind sie aber auch teuer. Was sie nach wie vor nicht sind, ist das sie eine unverfälschte Farbwiedergabe erlauben und sie sind nicht dazu geeignet, nur kurz betrieben zu werden und selbst nach dem eigentlichen Zünden einige Zeit brauchen um den vollen Lichtstrom zu erreichen. In einem Test von Stiftung Warentest gingen viele Lampen nach 3500 kurzen Einschaltvorgängen (0,5 Minuten) kaputt, während sie sonst mehrere Tausend Stufen hielten. Das Problematische: die "sofort zündenden" Lampen altern bei jedem Einschaltvorgang um 2-5 Stunden da die Wendelelektroden an beiden Rohrenden entweder mit Überlast vorgeheizt, oder mit bedeutend höherer Zündspannung kalt gezündet werden oder beides. Sie sind also eigentlich nicht für kurze Betriebsdauern geeignet. Gerade wegen des schnell heller werdenden Lichts werden sie aber gerade dafür genutzt. Die normalen Lampen mögen dauerndes Ein/Ausschalten zwar auch nicht, aber, altern nicht so extrem, sie werden aber so langsam hell, dass sie für kurze Betriebszeiten ungeeignet sind. Hier zeigt sich, dass der Markt mitunter nicht selbstregulierend wirkt, da das besonders schnelle Zünden die Lebensdauer bei der naheliegenden Anwendung drastisch reduziert, jedoch als sehr gutes Verkaufsargument benutzt wird. Ein großer Nachteil der Kompaktleuchtstofflampen ist, dass sie durch das enthaltene Quecksilber in den Sondermüll müssen. Dafür bezahlt man beim Kauf 0,19 EUR Entsorgungsgebühr und darf die Lampen aus dem Privathaushalt dann an der Kommunalen Sammelstelle kostenlos abgeben. Die Entsorgung wird durch die Hersteller durchgeführt, die nach einem gewissen Schlüssel je nach Absatzmenge der Reihe nach mit dem Abholen an der Reihe sind.

Kommen wir zu Halogen-Lampen. Gemäß Energieausbeute liegen sie zwischen Glühbirne und Kompaktleuchtstofflampe. Sie sind kompakt, leuchten schnell, aber ich mag sie trotzdem nicht. Zum einen haben alle Halogenglühbirnen, die ich kenne eine kurze Lebensdauer, sind aber sehr teuer. Sie sind im Prinzip Glühbirnen, die mit einem Gas gefüllt sind. Das ist nicht neu. Neben den Glühbirnen, bei denen die Wendel in einem Argon/Stickstoffgemisch sich befindet (sonst würde sie mit dem Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, bei den hohen Temperaturen reagieren) gibt es auch welche mit der Füllung mit einem Edelgas wie Xenon oder Krypton. Diese haben eine höhere Molmasse, wodurch die Wolframatome wenn sie verdampfen bei Kollisionen mit den Molekülen abgebremst werden und sich nicht weit von der Wendel entfernen können. Es entsteht eine wolframreiche Zone die das weitere Verdampfen absenkt. Die Birnen haben so eine längere Lebensdauer.

Bei Halogenlampen ist in den Leuchtmitteln Jod oder Brom zusätzlich enthalten. Beide Elemente gehören zur Gruppe der Halogene, dazu gehört auch noch Fluor und Chlor, die jedoch chemisch zu aggressiv sind. Jod ist eigentlich ein Feststoff, hat jedoch einen hohen Dampfdruck und einen niedrigen Sublimationspunkt, sodass er leicht verdampft. Die Lebensdauer einer normalen Glühbirne ist dadurch begrenzt, das Wolfram bei den hohen Temperaturen verdampft und sich als schwarzer Belag auf dem Glaskolben niederschlägt. Irgendwann ist einmal das Wolfram an einer Stelle des Drahts zu dünn und er schmilzt durch.

Bei Halogenbirnen reagiert das verdampfende Wolfram mit dem Iod und bildet Wolframdiiodid (WI₂). Dieses zerfällt bei unter 250 Grad wieder in die Verbindungen, darüber hinaus wenn es auf heißes Wolfram des Drahtes trifft. Also Folge vermindert das Iod das Verdampfen des Wolframs des Glühfadens. Es findet aber eine Umverteilung statt. Es lagert sich meist an den dicksten und kältesten Stellen an. Die manchmal postulierte Selbstreparatur des Fadens gibt es nicht.

Die Folgen sind: Halogenlampen sind nicht nur kleiner, sie müssen auch kleiner gebaut sein. Die Temperatur des Kolbens muss oberhalb von 250°C liegen, sonst würde sich auch am Glaskolben Wolfram ablagern. Dadurch kann man auch den Innendruck erhöhen und eben die relativ teuren Edelgase kosteneffizient einsetzen, was den Erosionsprozess verlangsamt. Sie sind heller und effizienter als normale Glühbirnen, da man durch die  verringerte Durchbrenngefahr den Draht auf 3000 bis 3400 Kelvin erhitzen kann, Normale Glühbirnen haben Temperaturen von 2600 bis 3000 Kelvin. Je höher die Temperatur ist, desto mehr Energie wird in Form von sichtbarem Licht abgegeben und desto weniger in Form von Wärmestrahlung. Daher sind sie effizienter. Halogenlampen im Niedervoltbetrieb leben etwa doppelt so lange wie welche im Hochvoltbetrieb, der z.B. vorliegt wenn man sie in einer E27 Fassung betreiben muss, weil die Wendel der Hochvoltlampe bei gleicher Leistung sehr viel dünner und länger sein muss als die Niedervoltwendel. Dadurch wird bei unterschiedlichem Wendelwiderstand bei den unterschiedlichen Spannungen die gleiche Leistung umgesetzt. Halogenlampen sind sehr empfindlich gegenüber Über- und Unterspannung. 5% mehr Spannung halbiert die Lebensdauer, ebenso wenn man versucht sie dauerhaft unter 60% Leistung zu dimmen (Quelle: Phillips). Allerdings kann man die Lichtausbeute durch hochdimmen wieder normalisieren, da bei Nennleistung der Kolben wieder die nötigen 250°C erreicht um das niedergeschlagene Wolfram vom Glas wegzubefördern.

Soweit die Theorie. Nach ihr sollten Halogenlampen auch länger halten. Nur kann ich das nicht feststellen. Ich habe nur wenige Halogenlampen, alle in unserem Ferienhaus in Nesselwang. Dort wurde nach einem Blitzeinschlag die Elektrik neu verlegt und der Elektroinstallateur hat teilweise Halogen eingebaut. Ich muss sie erheblich häufiger als normale Glühbirnen auswechseln. Dabei sind sie teurer als normale Energiesparlampen. Die Vorteile dass sie klein sind, mögen bei einer Fahrradleuchte von Vorteil sein, bei den Lampen im Haus sehe ich sie nicht. Dabei ist die Energieeffizienz nur wenig besser als bei Glühlampen. sie brauchen 30% weniger Energie - Kompaktleuchtstoffröhren liegen dagegen bei 80% und LED nähern sich langsam der 90% Grenze. Was mich am meisten stört und eigentlich der primäre Grund für meine Ablehnung dieser Form ist, dass sie neue Lampen mit neuen Fassungen erfordern. Mir reicht es eigentlich schon, das man zwei Schraubfassungen mit E14 und E27 hat. Da man je nach Leuchtstärke verschiedene Lampen braucht, hat man nur bei E14 und E27 schon den Bedarf an sechs Glühbirnen (z.B. 25, 40, 60 Watt Glühbirnenäquivalent pro Fassung), Es gibt zig verschiedene Fassungen für Halogenlampen. Ich habe fünf Halogenlampen aber drei verschiedene Fassungstypen. Auch bei Stiftung Warentest gab es bei einem Test maximal die Note Befriedigend.

Hier mal eine Liste an gängigen Halogenlampensockeln:

Am besten beim Einkaufen die alte Lampe mitnehmen und die Leistungsangabe vom Typenschild der Lampe abschreiben (ist auf der Lampe oft nicht mehr zu erkennen)

Kommen wir zu den LED-Lampen. LED Lampen gibt es schon seit langem, bis vor wenigen Jahren aber vor allem als leuchtschwache einzelne Diode. In Geräten um zu signalisieren das sie „an“ sind oder eine Aktivität stattfindet. Erst seit wenigen Jahren gibt es extrem leuchtstarke Dioden die als Lampen eingesetzt werden. Ihnen hat ein früherer Kollege eine glänzende Zukunft vorhergesagt. Sie wären unverwüstlich, extrem energieeffizient und daher die beste Lösung. LEDs sind Dioden (Halbleiterelemente) die wenn sie Strom in Durchlassrichtung leiten, Licht abstrahlen. Die Wellenlänge hängt vom verwendeten Halbleiter ab. Sie sind in der Tat weitgehend verschleißfrei. Es gibt keine Fäden die verdampfen können, keine Gläser die brechen und Quecksilber freisetzen können. Aber jede Diode strahlt nur in einer Farbe. Für weises Licht muss man also mehrere LED kombinieren oder eine Blaue Diode wie bei Leuchtstofflampen mit Leuchtstoffen belegen (diese sehen typischer Weise gelb aus), die dann das Licht in die anderen Spektralfarben umwandeln. Vor allem strahlt jede Diode, auch die leuchtkräftigsten weniger als 3 Watt Leistung ab (oft werden mehrere LEDs sehr dicht nebeneinander montiert). So benötigt man Dutzende LED um eine normale Lampe zu ersetzen. Die derzeit (Mitte 2013) leistungsfähigsten angebotenen 'retrofit' Lampen mit Schraubsockel erzeugen etwa so viel Licht wie eine 60 oder 75W Lampe, bei 10-14W Leistungsaufnahme. Oft werden jedoch Lampen mit 6 oder 8W angeboten. Trotzdem sind sie relativ teuer, zumindest verglichen mit Energiesparlampen. Das Problem liegt darin die Leistung von z.B. 10W in der Klassischen Lampenform anzuführen ohne das die LEDs eine gewisse Temperatur überschreiten. Je wärmer die Sperrschicht, desto kürzer die Lebensdauer.

In den letzten Jahren sind LED-Lampen deutlich billiger geworden, teilweise sind sie nur wenig teurer als Kompaktleuchtstoffröhren. Allerdings häufen sich auch Berichte, dass viele schon lange vor den versprochenen 10.000 bis 20.000 Stunden Betriebsdauer ausfallen, teilweise schon nach wenigen Monaten.

Im professionellem Umfeld und zunehmend auch im Privatbereich werden die Leuchten jedoch passend zu den Anforderungen der LEDs an besonders große Kühlkörper (im Verhältnis zur Leistung) montiert. So werden die Gehäuse teilweise aus dem vollen gefräst, bzw. gegossen, und die LEDs möglichst direkt am Gehäuse montiert. Dementsprechend sind diese LED-Lampen dann nicht mehr durch den Laien auszutauschen, zumal neben den Sockeln und Anschlüssen auch die Stromwerte der Vorschaltgeräte i.d.R. kaum überschaubar sind. Andererseits ist ein Austausch bei einer „Lebensdauer“ von z.B. 50.000 Stunden oft sowieso kaum nötig (ein Jahr hat 8760 Stunden). Erste Standardisierungsbemühungen in dem Bereich sind seit einigen Jahren zu erkennen. Während einige große Hersteller eigene Standards entwickeln und eine Modulare Bauweise mit (durch einen lokalen Elektriker) austauschbaren Ersatzteilen anstreben, schließen sich andere große Hersteller zusammen und entwickeln übergreifende Standards (Zhaga-Konsortium).

Retrofit-Lampen in klassischer Glühlampenform mit E27 Gewinde, um die es hier eigentlich gehen soll, sind jedoch auf Grund der begrenzten Kühlkörpergeometrien wesentlich kurzlebiger und werden oft z.B. mit „12 Jahren bei 2,5 Stunden Pro Tag“ angegeben. Das setzt sich wie folgt zusammen: die Lampe wird eingeschaltet und muss den Kühlkörper erst mal auf Betriebstemperatur aufheizen. Während dieser Zeit sind die LEDs im inneren z.B. nur 80°C warm. Wird der Kühlkörper langsam auf 50°C aufgeheizt steigt die Temperatur auf 95°C und die LED beginnt zu degenerieren. Bei 105°C im thermisch eingeschwungenen Zustand, also im Dauerbetrieb, ist die Lebensdauer jedoch um die Hälfte geringer (Faustformel) als bei 95°C. Nun hat die Lampe aber schon mal eine Stunde geleuchtet bis sie die Temperatur erreicht. Damit liegen den 12 Jahren 4380 Stunden Betrieb unter 95°C bei geringer Alterung, sowie 4380 Stunden bei Nennalterung zu Grunde. Die restliche Zeit verbringt die Lampe damit schneller als vorgesehen zu altern, weil sie eben eigentlich zu warm ist und erst mal auskühlen sollte. Geschlossene Leuchtengehäuse verschlechtern die Kühlung außerdem. Erschwerend kommt hinzu, das LEDs am Lebensende nicht wie eine Lampe durchbrennen. Stattdessen werden sie mit der Zeit langsam dunkler. Die Nennlebensdauer der LED-Lampe bedingt daher einer Angabe der prozentualen Verringerung des Lichtstroms.

Anders ausgedrückt: Die Lampe hat nach 20.000 Stunden noch 70% der Leuchtkraft, oder auch 50%, oder 35.000 Stunden, oder 50.000 Stunden. Jede Kombination ist möglich, wie der Hersteller es möchte und wie es der Kunde kauft. Am besten lässt sich der Kunde verwirren wenn er hört das die Lampe bei 2,5 Stunden täglichem Betrieb 12 Jahre leuchtet. Das sind netto keine 10.000 Stunden am Stück und diese würden wegen der nötigen Abkühlphasen nicht mal erreicht. Abhilfe schafft praktisch nur eine Leuchte mit eingebauter LED, auch wenn diese sehr hohe Kosten verursachen.

Diese Kosten müssen ja auch den enormen Bedarf an Beratungsleistung decken, der durch die Leuchtmittel und den Hype darum entsteht.

Die Retrofit-LED-Lampen mit E27 Gewinde über die wir hier hauptsächlich sprechen haben natürlich auch Vorteile. Man kann sie eben in eine vorhandene Leuchte einschrauben und muss keine neue Leuchte kaufen. Das und der Umstand das eine neue Leuchte mit Schraubsockel relativ Preisgünstig sein können sind die einzigen Gründe warum diese Retrofit-Lampen hergestellt werden. Das haben sie auch mit den Kompaktleuchtstofflampen mit Schraubsockel gemeinsam.

Wenn man es richtig macht, kommt das Vorschaltgerät in die Leuchte und wird nicht jedes mal weggeschmissen.

Ein genereller Irrtum besteht darin das LEDs gebündeltes Licht abstrahlen. Grundsätzlich ist die LED ein Lambert Strahler. Das heißt, sie strahlt ihr Licht genau so ab wie es eine Leuchtstofflampe tut, nämlich in alle Richtungen, genauer gesagt nimmt die Lichtstärke mit dem Cosinus vom Winkel zur senkrechten ab. Allerdings ist die Oberfläche der Leuchtstoffröhre krumm und daher geht das Licht der Leuchtstoffröhre auch nach hinten, was bei der LED, wegen der flachen Form nicht der Fall ist. Hier liegt auch ein Vorteil für die LED: das Licht muss nicht über einen Reflektor aus dem hinteren Gehäuseteil herausgeholt werden. Stattdessen kann man das Licht mit je einer kleinen Linse sehr genau in einen bestimmten Raumbereich bündeln.

Die enorme Leuchtdichte der LED, also ein sehr kleiner Bereich aus dem das Licht austritt, lässt eben sehr kleine Optische Elemente zur Lichtlenkung zu. Verglichen mit einer Taschenlampe und einer 20W Halogenlampe die einen 8 cm Reflektor brauchte, kommt man jetzt mit 3W LED und 25 mm „Linsenreflektor“ zurecht. Die Wendel einer 20W Halogenlampe hatte eben zirka 2mm Durchmesser und 4mm Länge (Zylinder mit 20-25mm²) um das Licht anzugeben. Die 3W LED hat ca 1,3x1,3=1,7mm² mit der gleichen Lichtmenge. Außerdem kommt das Licht nur auf einer Seite raus, wodurch man es einfacher in die Optik einkoppeln kann und kaum Licht schräg verloren geht.

Daher blenden die LEDs auch sehr stark wenn man direkt hineinschaut. Andererseits muss man es mal vergleichen wenn man in eine Schreibtischleuchte mit Halogenlampe rein guckt, das blendet auch.

Weiterhin ist es durch Anordnung von vielen LEDs als Array mit vielen kleinen Optiken die, welche preiswert hergestellt werden können, möglich Flächenleuchten zu bauen die Leuchtstofflampenleuchten ersetzen können, da ein relativ großes Gehäuse für den Wärmeabtransport genutzt werden kann. Hier ist ein Austausch der Lampen allerdings kaum mehr vorgesehen, da die „Lebensdauer“ von eben 50.000 Stunden halt bei 6 Jahren Dauerbetrieb liegt, und oft zusätzliche Maßnahmen zur Lebensdauererweiterung wie tageslichtabhängige automatische Dimmung genutzt werden. Außerdem fallen die LED-Lampen eben nicht einfach aus, es ist mehr wie beim Akku. Wenn das Handy nach 5 Jahren noch 4 Tage durchhält kann man es benutzen, auch wenn es damals 2 Wochen waren und das nominelle Lebensdauerende schon 3 Jahre zurückliegt.

Demgegenüber sind Leuchtstofflampen-Ersatz-LED-Lampen der Beschränkung unterworfen das sie eben nur die Größe der Leuchtstofflampe haben dürfen und die Konvektion durch geschlossene Gehäuse ziemlich erschwert wird. Daher sind die Leistungen begrenzt. Zudem ist die 58W Leuchtstofflampe zusammen mit Ihren Schwestern immer noch eines der effizientesten Lichtquellen für weißes Licht.

Man darf allerdings nicht übersehen, dass LED in den letzten Jahren an Leistungsfähigkeit deutlich hinzugewonnen haben. Sie wurden immer leuchtkräftiger. Vor wenigen Jahren hatten sie noch maximal die Leuchtkraft einer 10-20 Watt Glühbirne, nun erreichen sie schon eine 60 Watt Glühbirne. Der Wirkungsgrad stieg an und ist nun etwas besser als bei Energiesparlampen (etwa um ein Viertel besser). Noch besser wird es, wenn man komplette Leuchten vergleicht. So kann man Downlights mit 2x 26W Kompaktleuchtstofflampe mit einer 18W LED-Leuchte ersetzen. Hält dies an und werden LED-Leuchtmittel weiter billiger, so könnten sie bald die anderen Leuchtformen verdrängen. So könnte dann die gesamte Hausbeleuchtung wie Deckenleuchten, Wandleuchten, Gartenbeleuchtung usw. auf LED Technik umgerüstet werden. Mithilfe eines Rechners kann ausgerechnet werden wann sich die Umrüstung amortisieren würde.

Wie bei Leuchtstoffröhren kann man durch eine entsprechende Beschichtung die schlechte Farbtemperatur kompensieren. Stiftung Ökotest stufte sie in einem Test als die bessere Alternative zur Energiesparlampe ein.

Noch zu ergänzen wäre, das es weitere Lampen gibt, von Bedeutung wäre noch die Natriumdampflampe. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der Leuchtstoffröhre: Bein einem Element wird durch elektrische Ladung oder andere Energiezufuhr ein Elektron in eine höhere Bahn gehoben, beim Zurückfallen sendet es Licht einer definierten Wellenlänge aus. Während dies beim Quecksilber in den Leuchtstoffröhren im UV-Bereich ist, senden Natriumatome bei 589/590 nm Licht aus, das ist im sichtbaren Bereich, die Lampe leuchtet orange. Da anders als bei den Leuchtstoffröhren nun nicht Energie verloren geht, wenn die energiereiche UV-Strahlung erst in sichtbares Licht umgewandelt wird, sind diese Lampen besonders effizient.

Es gibt zwei Prinzipien. Die Niederdrucknatriumdampflampen senden wirklich nur monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von 590 nm aus. Sie können für die Straßenbeleuchtung verwendet werden. Sie sind die effizienteren Lampen und leuchten schon nach 2 Minuten (das Natrium muss erst in Dampfform überführt werden). Sie erreichen Leuchtstärken von 200 Lumen/W. Sie gibt es allerdings nicht in Deutschland üblichen Fassungen wie E27 und E14, sodass sie eher für die Straßenbeleuchtung als im Privathaushalt verwendet werden.

Die Hochdruckdampflampen erhitzen das Natrium bis auf 1000 Grad Celsius und fangen erst nach 4 Minuten an richtig zu leuchten. Durch die Aufheizung ist die Lichtausbeute geringer und liegt bei 150 Lumen/Watt. Dafür ist das Licht breitbandiger, denn die heißen Atome stoßen aneinander, wodurch das Licht durch den Dopplereffekt ins blaue, vor allem aber ins rote verschoben wird. Damit eignen diese Lampen sich auch für die Beleuchtung von Pflanzen in Zimmerpflanzen, weil das Spektrum bis zum längerwelligen Absorptionsmaximum des Chlorophylls reicht. Da die maximale Photosyntheserate aber im kurzwelligen Bereich bei 450 nm liegt benötigt man für das Pflanzenwachstum noch eine weitere Lampe. Natriumdampflampen stimulieren oftmals das Blütenwachstum bei vielen Pflanzen. In den letzten Jahren haben sie Berühmtheit durch den Indoor-Anbau von Cannabis erworben, da das längerwellige Licht besser die Lichtverhältnis im Herbst simuliert, wo die Sonne tiefer steht und der Blauanteil geringer ist, durch die verstärkte Raleight Streuung. Außer für das Anbauen von Cannabis und Zierpflanzen werden Natriumdampflampen zur Effektbeleuchtung und in Dunkelkammern eingesetzt. Natriumdampflampen geben von allen hier besprochenen Lampentypen am meisten der eingespeisten Energie in Form von Licht ab.

Man sieht: jedes Leuchtmittel hat Vor- und Nachteile, wobei ich ja nur die wichtigsten erwähnt habe, da gäbe es noch mehr Sonderformen oder Varianten, so wie die verbreiteten Leuchtstoffröhren. Es gibt meiner Ansicht nach nicht die Lösung. Jedes System hat seine Vor- und Nachteile. Sei es im Lichtspektrum, in der Lebensdauer, ob das Licht sofort da ist oder nicht oder ob man es beliebig oft an und abschalten kann. Daneben kommen noch Designaspekte wie das Aussehen, die Kleinheit um kompakte Lampen zu erzeugen etc. Wenn man Zimmer renoviert oder komplett die Beleuchtung neu plant sollte man sich darüber informieren was am besten passt.. Als dies in unserem Ferienhaus anstand, habe ich mich nach Abwägung für die Zimmer, wo das Licht längere Zeit brennt für Energiesparlampen mit E14 Fassung entschlossen. Diese sind kompakt und mit wendelförmigen Glaskörpern verschwinden sie unter dem Schirm. Da dort das Licht lange in Betrieb ist, ist auch das langsame Ansteigen nicht so negativ zu bewerten. Dafür sind sie auf Dauer billiger als die Halogenbirnen und mit den geeigneten Birnen ist das Licht auch gelblich und nicht reinweiß. Für mein Eigenheim habe ich dagegen inzwischen bei den meisten Räumen auf LED-Birnen umgestellt. Der Grund war nicht so sehr das Energie einsparen, sondern die "alten" E27 Fassungen. Energiesparlampen auf Basis der Leuchtstoffröhren finde ich entweder hässlich, oder wenn sie in Birnenform oder Strahlerform sind brauchen sie noch länger als normale Leuchtstoffröhren um richtig hell zu werden. Zudem passen die klobigen Birnen nicht in jede Lampe. Selten genutzte Räume oder die Treppenhausbeleuchtung, die nur kurz angeht betreibe ich dagegen noch immer mit Glühbrinen.

Zum Vergleich der Beleuchtungsstärken. Die Sonne hat an einem sonnigen Hochsommertag eine Beleuchtungsstärke von über 100.000 Lumen/m² (Lux) bei einer Leistung von 1000 W/m². Bei einem bedeckten Sommertag sind es noch 10.000 Lux und an einem Wintertag unter Wolken noch 1.000 Lux.

© des Textes: Bernd Leitenberger. Mitgeholfen hat ein Leser, der nicht genannt werden möchte. ;o)))
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