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LED Lichtwissen

Einheiten & Fachbegriffe

Rund um das Thema Licht stößt man schnell auf eine Vielzahl an Fachbegriffen. PIXLIP bietet einen kleinen Überblick über die wichtigsten Begriffe, Einheiten und Größenangaben der Lichttechnik.

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte ist das Maß für den Helligkeitseindruck, der von einer beleuchteten Fläche ausgeht. Sie beschreibt das Verhältnis der Lichtstärke zur Größe der leuchtenden Fläche: Candela / m².

Spezialfall: Ähnlich zu matten Oberflächen reflektieren lichtdurchlässige Textilien das Licht nicht, sondern transmittieren es. In diesem Fall wird die Leuchtdichte aus der Beleuchtungsstärke (Candela) und dem Transmissionsgrad berechnet. Der Transmissionsgrad beschreibt das Verhältnis vom transmittiertem und auftreffendem Lichtstrom.

Lichtstrom

Der Lichtstrom wird in Lumen (lm) angegeben und beschreibt die gesamte Lichtleistung einer Lichtquelle. Im Unterschied zu der Energieeinheit Watt bezieht der Lichtstrom auch die spektrale Hellempfindlichkeit des Auges ein.

Lichtstärke

Die Lichtstärke bezeichnet den Lichtstrom, der die Lichtquelle in einer bestimmten Richtung verlässt. Gemessen wir sie als Lumen pro Raumwinkel: Candela (cd). Als Grundeinheit der Lichttechnik, werden alle weiteren lichttechnischen Größen von ihr abgeleitet.

Lichtausbeute

Die Lichtausbeute beschreibt die Lichtmenge (Lumen), die pro aufgewendeter Energieleistung (Watt) entsteht. Sie misst also die Wirtschaftlichkeit und den Wirkungsgrad der Lichtquelle. Je höher die Lichtausbeute, desto energie- und kosteneffizienter ist das Leuchtmittel.

Lichtsdauer

Die durchschnittliche Lebensdauer eines Leuchtmittels wird als der Zeitpunkt definiert, zu dem nur noch 50% der Komponenten funktionstüchtig sind. Eine lange Lebensdauer spart Investitions- und Wartungskosten. Sie wird in Stunden (h) angegeben.

Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke (Lux) beschreibt die sogenannte Lichtstromdichte auf einer Fläche und bezieht sich auf das Verhältnis zwischen dem Lichtstrom (Lumen) und der Größe der beleuchteten Fläche in m² (lm / m²). Sie kann an jeder Stelle des Raums gemessen werden, nimmt jedoch mit der Entfernung zur Lichtquelle ab.

LED Technik im Detail

Früher als kalt, dunkel und teuer verschrien, gilt die LED heute als die Zukunft der Beleuchtungstechnik. Wir zeigen, woran das liegt, welche Vorteile die LEDs mit sich bringen und was man über die unscheinbaren Leuchtdioden wissen sollte.

Begrifferklärung

Als Halbleiterdiode gehört die LED (Licht Emittierende Diode) zu den Elektrolumineszenzstrahlern. Sie wandelt elektrische Energie in Licht um. Sobald elektrischer Strom durch die Diode hindurch fließt, strahlt sie Licht ab.

Früher konnte durch diese Technik ausschließlich blaues, grünes, gelbes und rotes Licht erzeugt werden. LEDs wurden daher hauptsächlich als Signallicht in Schaltern oder Displays eingesetzt. Erst sei Ende der 90er Jahre ist es möglich, mithilfe einer zusätzlichen, fluoreszierenden Leuchtschicht im Halbleiterkristall weißes Licht zu erzeugen. Außerdem ist es mittlerweile üblich, rote, blaue und grüne Leuchtdioden zu bündeln um die Mischfarbe Weiß zu erhalten. Diese RGB LEDs ermöglichen mehr als 16 Millionen unterschiedliche Lichtfarben.

Trendsetter

Die Entwicklung leistungsstarker LED Beleuchtungstechniken schreitet ähnlich schnell voran, wie die der Computer Technologie. Gegenüber herkömmlichen Lichtlösungen bietet das LED schon heute viele entscheidende Vorteile in den Bereichen Lichtgestaltung, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit. Diesen Trend haben auch Architekten und Lichtplaner erkannt. Bei Neubauten und Sanierungen wird immer häufiger auf die neue LED Technologie zurückgegriffen.

Marktführerschaft

Während die Glühbirne schon vor einigen Jahren vom Markt verdrängt wurde, strebt die LED derzeit die Marktführung an. Entwickler arbeiten daher insbesondere an „intelligenten Lichtmanagement Systemen“, die sich dynamisch an Tageslichtverhältnisse und biorythmischen Bedürfnisse der Menschen anpassen. Außerdem stehen kompaktere Bauformen, eine bessere Lichtausbeute und eine preiswertere Herstellung im Fokus der Weiterentwicklung.

Lichtgestaltung

LEDs bieten ideale Voraussetzungen für ein umfassendes und facettenreiches Lichtdesign:

Lichtqualität: LEDs stehen in verschiedenen Leistungsklassen zur Verfügung, die sich vor allem im gewünschten Helligkeitsniveau unterscheiden. Dank ihrer guten Farbwiedergabe von Ra95 und einer hohen Lichtausbeute von bis zu 150 Lumen/Watt genügen sie dabei auch hohen Ansprüchen. Die punktförmige Lichtquelle erlaubt eine präzise Lichtlenkung. Mithilfe von Optiken lässt sich das Licht zusätzlich streuen, ohne zu blenden. Die große Farbvielfalt bietet zusätzlich die Möglichkeit, stimmungs- und effektvolle Beleuchtungssituationen zu schaffen. Mit Lichtfarben von 2500 K bis 6000 K lässt sich auch eine Vielfalt an weißem Licht erzeugen.

Lichtsteuerung: Als elektronisches Bauteil lassen sich die LEDs präzise ansteuern und stufenlos dimmen, sodass sie sich einfach in Lichtmanagementsysteme integrieren lassen. So kann die Bleuchtung beispielsweise per Bewegungsmelder aktiviert und gedimmt werden. Der verzögerungsfreie Start der LEDs und die schnelle Reaktion auf die Steuerung ermöglichen außerdem schnelle und dynamische Lichtszenerien.

Wirtschaftlichkeit

LEDs bieten eine Reihe wirtschaftlicher Vorteile gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln.

Lange Lebensdauer: LEDs gelten als sehr widerstandsfähig und robust. Sie halten nicht nur groben Erschütterungen stand, sondern auch krassen Temperaturschwankungen. Frühausfälle der Technik sind die seltene Ausnahmen. Mit Lebensdauern von über 50.000 Stunden ist eine LED deutlich langlebiger als andere Leuchtmittel. Nach dieser Zeit geben sie im Durchschnitt noch etwa 70% ihrer ursprünglichen Helligkeit ab und fallen nicht sofort aus. Wartungskosten entfallen somit beinahe vollständig.

Energieeffizienz: Im Vergleich zur alten Glühbirne verbrauchen LEDs etwa 90 Prozent weniger Strom. Die Betriebskosten lassen sich durch den niedrigen Stromverbrauch enorm reduzieren. Mit einer Lichtausbeute von 110-160 lm/W erzielen sie eine geringe Leistungsaufnahme.

Nachhaltigkeit

Steigende Energiekosten und knappe Ressourcen bringen immer mehr Anwender zum Wechsel zu energieeffizienten Lösungen, wie der LED Technik.

Lichtemission: Das Licht-Spektrum der LED befindet sich nur im sichtbaren Bereich. Es gibt daher keine gefährliche UV- und Infrarotstrahlung, sodass besipielsweise Kunststoffe nicht unter der Beleuchtung leiden und Farben nicht verblassen. Auch nachtempfindliche Tiere und Insekten werden durch die fehlende UV Strahlung geschont.

Recycling: LEDs enthalten, anders als Energiesparlampen keine Gift- und Schadstoffe wie Quecksilber und lassen sich daher umweltgerecht und ohne großen Aufwand entsorgen.

Ressourcenschonend: Der geringe Stromverbrauch der LEDs sorgt für einen geringen CO2 Ausstoß. Auch der Verbrauch von Metallen wie Kupfer wird reduziert.

Licht & Stimmung

Das menschliche Auge unterscheidet nicht nur hell und dunkel. Unsere Wahrnehmung wird auch durch die Lichtfarbe bestimmt: Während warmweißes Licht als gemütlich empfunden wird, wirkt neutrales Weiß eher kühl und sachlich.

Wahrnehmung

Das Auge ist unser wichtigstes Sinnesorgan. Mehr als 80% aller Informationen nehmen wir über unsere Augen auf: Und zwar durch Lichtreize.

Erst das Umgebungslicht ermöglicht unsere tägliche, visuelle Wahrnehmung. Das wird vor allem im Dunkeln oder bei unzureichender Beleuchtung deutlich, wenn unser Sehen beeinträchtigt wird und unsere Orientierung leidet. Während wir die Dunkelheit also meiden, fühlen wir uns von Licht angezogen: Eine Wirkung von der vor allem die Werbung profitiert.

Lichtfarbe

Die sogenannte Lichtfarbe beschreibt die Eigenfarbe des Lichts, das von einer Lichtquelle abgestrahlt wird. Gemessen wird die Lichtfarbe durch die sogenannte Farbtemperatur in Kelvin (K). Als Maßstab für diese Farbtemperatur gilt der „Planck’sche Strahler“.

Hierbei handelt es sich um einen idealisierten, schwarzen Körper, der Licht nicht reflektiert, sondern schluckt. Wird er langsam erhitzt, durchläuft er eine Farbskala von Rot über Gelb zu Weiß und Hellblau. Je höher die Temperatur, desto weißer die Farbe.

Farbtemperatur

Die Farbtemperatur weißer Lichtfarben wird in drei Hauptgruppen unterteilt:

Warmweiß mit Farbtemperaturen unter 4000 K. Diese Lichtfarbe wird als gemütlich und entspannend empfunden und ähnelt dem natürlichen Licht während eines Sonneruntergangs.

Neutralweiß mit Farbtemperaturen zwischen 4000 und 5000 K. Diese Farbe erzeugt eine eher sachlich kühle Stimmung und eignet sich daher zum Beispiel für Küchen und Badezimmer.

Tageslichtweiß mit Farbtemperaturen über 5000 K. Diese Lichtfarbe entspricht dem Tageslicht während der Mittagszeit und beeinflusst unser Wohlbefinden positiv. Es fördert die Konzentration und eignet sich ideal zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen.