Licht
Leuchtmittel

LED-Glühbirne

Die Glühlampe ist tot, es lebe die Glühlampe

Nach dem Beschluss, dass die Glühlampe mit ihrem Wolframfaden zu viel IR-Strahlung abgibt, um als energieeffizient für Beleuchtungszwecke zu scheinen, war der Verlust groß. Die von der Industrie propagierten Energiesparlampen in Form von kompakten Leuchtstoffröhren sollten das Ersatzleuchtmittel werden. Jedoch war das emittierte Lichtspektrum dieser Entladungslampe oft sehr grenzwertig, um als ein gemütliches Licht wahrgenommen zu werden. Auch das Dimmverhalten führte nicht zu einer noch wärmeren und gemütlicheren Stimmung bzw. war in der Regel nicht möglich. Die Wartezeit bis das Leuchtmittel seinen Lichtstrom entfaltet ist oft zu lang für den kurzen Gang durch den Flur und dauerndes Schalten mochte dieser Lampentyp auch noch nie. Die versprochene lange Lebensdauer wurde oftmals durch häufige Kurzzyklen zunichtegemacht. Abgesehen davon, dass die umgeknickten Röhren nicht formschön in die Leuchte passten oder einfach nur hässlich darin aussehen. Eine Lebensqualität und Zufriedenheit konnte mit dieser Art von Leuchtmittel nicht gewonnen werden.

Ohne Hilfslicht ist der Glaskolben nicht im Bild zu erkennen
Nero Fabuled – gedimmt und selbst unbeleuchtet (Bild: Herbert Bernstädt)

Übersicht:

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LED-Fadenlampe
bis 60W kein Problem
Checkliste Retrofit


 

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LED-Fadenlampe

LED als Retrofit für die Allgebrauchslampe ist nun auch nicht neu. Mit ihr hat man wesentliche Nachteile der Kompaktleuchtstofflampe beseitigen können. LED-Retrofits haben keinen großen grünen Emissionspeak, sondern einen blauen gefolgt mit einem weiten Bogen im gelben Bereich der Phosphormischung. Dieses Licht ist um Klassen besser von der Akzeptanz als das von der Kompaktleuchtstofflampe. Außerdem ist das LED-Licht von der ersten Sekunde an mit voller Helligkeit vorhanden und kurzzeitiges Ein- und Ausschalten rüttelt auch nicht an der Lebensdauer. Man hat kein Quecksilber mehr im Haus, wenn einmal das Leuchtmittel runterfällt und das Glas zerspringt. Und selbst das Dimmen ist in gewissen Grenzen manchmal möglich. Dagegen wird das LED-Leuchtmittel oft mit einem großen Kühlkörper und größerer Bauform designt, um die Temperaturprobleme in den Griff zu bekommen. Jedoch fehlt auch bei diesem Leuchtmittel noch das gewisse Extra. Wir sind Gewohnheitsmenschen. Wir haben unsere Wolframfaden bewährten Leuchtmittel liebgewonnen. Designerleuchten nutzen die Sichtbarkeit bei klarem Glas der Wendel, um formschöne Leuchten zu kreieren.

Ziel für einen einigermaßen gleichwertigen Ersatz für das verlorene Leuchtmittel mit dem Wolframfaden müsste also ein Leuchtmittel sein, das ebenfalls einen leuchtenden Faden beinhaltet. Man ist diesem Ziel mit LED-Fadenlampen einen ganz erheblichen Schritt näher gekommen.

SIeht aus wie eine Glühlampe aber mit LED-Leuchtfäden
Nero Fabuled – ausgeschaltet (Bild: Herbert Bernstädt)
´Leuchtmittel eingeschaltet
Nero Fabuled – gedimmt und selbst beleuchtet zum Zeigen des Glaskolbens (Bild: Herbert Bernstädt)
LED-Fäden der "Allgebrauchslampe"
Leuchtfaden aus blauen und roten LEDs mit Phosphorüberzug (Bild: Herbert Bernstädt)

Dieses Leuchtmittel ist beinahe so aufgebaut wie eine klassische Allgebrauchslampe. Aber statt des Wolframfaden befinden sich LED-Streifen in beinahe Fadenform im Glaskolben. Und das Besondere an dieser Aneinanderreihung von LED-Chips ist, das nach jedem vierten blauen LED-Chip ein roter folgt. Dieser Streifen beinhaltet nun 5 rote LEDs und 21 Blaue LEDs und ist mit einer Phosphorschlämmung umzogen. Damit ist eine gute warme Lichtfarbe umgesetzt worden. Wir haben von der Firma Nero International GmbH ein Muster mit 6,5 Watt, E27-Fassung klar, 2.600 K erhalten. Gemessen haben wir eine Farbtemperatur von 2.571 K bei einem CRI von erstaunlichen 91. Das Leuchtmittel kommt ohne Vorschaltelektronik aus, denn wenn man vier LED-Fäden à 5 rote und 21 blaue LEDs in Reihe schaltet, ist man über 240 V Betriebsspannung. Folglich ist das Leuchtmittel mit 3,5 W mit vier Fäden ausgestattet und das 6,5-W-Leuchtmittel mit 8 Fäden, wobei man dann immer zwei parallelgeschaltet hat. Die Fabuled lässt sich mit einem konventionellen Phasenanschnittsdimmer mit Triac in einem großen Stellbereich dimmen. Dagegen war das Dimmverhalten bei einem IGBT Dimmer, bei dem man eigentlich ein besseres Dimmverhalten erwarten würde mit Flackern behaftet und deutlich schlechter, obwohl man hier fast bis auf 0 herunterdimmen konnte. Ob Phasenanschnitt oder -abschnitt zeigte keine deutliche Veränderung.

Betrachtet man sich nun diese LED-Allgebrauchslampe, so ist die bekannte Glasform wieder zu erkennen, der klassische Faden ist zwar noch zackig verlegt, aber der erste Schritt in die richtige Richtung wurde mit diesem Leuchtmittel gelegt, um wieder eine Leuchtqualität bei gleichzeitiger Energieeinsparung zu ermöglichen. Nebenbei ist der Aufbau ohne Steuerungselektronik auch im Hinblick auf Rohstoff und Recycling wesentlich nachhaltiger als die bisherigen Lösungen.

 

 

Spektrum der Fabuled
Fabuled: Spektrale Verteilung der Mischung aus blauen und roten LEDs im Phosphormantel. 2600 K, CRI: 91 (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Spektrum einer Allgebrauchlampe
Zum Vergleich: Spektrale Verteilung einer Allgebrauchslampe, 2.800 K, CRI: 100 (Bild: Herbert Bernstädt)

 

 

Spektrum einer Energiesparlampe (Quecksilberbasis)
Spektrale Verteilung einer Energiesparlampe zum Vergleich: 2.700 K, CRI: 82 (Bild: Herbert Bernstädt)

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bis 60W kein Problem

Solange man Ersatzlösungen im Leistungsbereich für Glühlampen bis 60 Watt sucht, sind genug Lösungen im Handel verfügbar.
Kritisch wird es, wenn in den Häusern, die ca. 25 Jahre und älter sind und dort Glühlampen bzw. Halogenleuchten im Leistungsbereich von 100 bis 150W eingesetzt werden.
Meist sind dort noch entsprechende Deckhöhen vorhanden die einen entsprechend engen Abstrahlwinkel benötigen. Wenn man nun versucht diese Glühlampen mit modernen LED-Strahlern auszustatten, bei Beibehaltung der vorhandenen Infrastrucktur, wie der E-27 Fassung, die man damals auch über 100W einsetzen durfte, dann wird die Luft deutlich dünner.
Setzt man nun ein Retrofit-LED-Leuchtmittel ein, was von der Leistungsaufnahme meist deutlich kleiner wie 60W liegen, gibt es auch keine Probleme mit der VErwendung der E-27 Fassung.
Aber andere Probleme rufen erhöhte Achsamkeit auf.

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Checkliste Retrofit

Sicher muss die Farbtemperatur des Ersatzleuchtmittels dem der ursprünglichen Quelle entsprechen. Für die Allgebrauchslampe liegt sie bei ca. 2800K, wobei hier eine Tolleranz von +/- 100K durchausvertretbar ist.
Die nächste Hürde ist die Farbwiedergabe. Hier gibt es durchaus Gestaltungsspielraum. Handelt es sich umn eine kalten “Beton-Klotz” bei der nur sichergestellt werden mauss das sich die Personen sicher von a nach B bewegen können, oder ist dies ein vorzeige Foyer, in dem auf dem Parkettböden die Abendgaderobe zur Schau gestellt wird. Bei letzteren ist eine hohe Farbwiedergabe ab 90 aufwärts wünschenswert, einmal um das Braun des Parkettbodens möglichst warum aussehen zu lassen, wobei hier ein guter R9 (Wiedergabe eines Rottones) von bedeutung ist, ebenso sollen die Kleider, Gesichter und die Hauttöne warm anzusehen sein, um eine wohliges Gefühl zu verbreiten.
Beim Lichtstrom werden wir bei den Ersatz-Hochleistung-Glühlampen Probleme haben entsprechende LED-Äquivalente zu finden, denn bei diesen Leistungsklassen muss die Kühlung der LED auch gewärleistet sein, welche selbstverständlich als Retrofit ohne Zwangslüftung erfolgen soll. Und da wird aufgrund der Baugröße für die E-27 Fassung erhebliches klimmzüge notwendig, was wie später bei der Bauform noch sehen werden.
Die Dimmbarkeit ist zum Glück nicht immer gefordert und erleichtet die Auswahl ungemein. Wenn Gedimmt werden soll, gibt es weitere Unterscheidungskriterien. Einmal wie groß der Dimm-Stellbereich sein muss bzw. darf. muss von mann ohne Lichtsprung heraufgedimmt werden, um im Veranstaltungssaal von Blackout unmerklich immer heller zu werden? Wird der Redshift dafür benötigt der dafür sorgt das im unterstenm Stellbereich die Lichtfarbe rötlicher erscheint? Oder reicht der Dimmbereich von einer ca. 15% Helligkeit aufwärts zur vollen Helligkeit. Wenn wir schon das Dimmen behandeln, ist es auch wichtig bei welcher Frequenz die meist verwendete PWM – Puls Breiten Modulation –  arbeitet. Denn die in der Regel vorgefundene Frequenz von 100 Hz ist für dauerhaften Aufenthalt nach aktuellen Studien suboptimal. Mehr zu dem Thema haben ist unter Flicker zu finden.
Zu guter letzt stellt sich die Frage wie gut das emmitierte Licht von der vorhandenen Optik in den Raum projeziert wird. Bei dem Glühdraht war die Wendelgeometrie entscheidend, welche meist nur geringere Varianten aufwies, als die heute verwendenten LED-Allgebrauchslampen, wo man deutlicher Geometrische Eigenschaften forfindet, welche bei einem vorhandenen Reflektor durchaus zu Optische inkompatiblilitäten neigen kann, sei es durch schattenbildung, oder das zur gewünschten raumtiefe kein Licht mehr hinreflecktirert wird. Am deutlichsten sieht man diese Auswirkungen wenn an einer Wand heruntergeleuchtet wird. Nicht zu vergessen ist auch eine Blendwirkung wenn man in Richtung Leuchte schaut. Wird die Lichtquelle vom Reflektor oder Gehäuse noch abgeschattet und ist somit vor Blendung geschützt, oder ragt ddas Leuchtmittel nun soweit raus, dsa ein Blick in den Deckenspiegel einer unnötigen Blendung einhergeht.

Im folgenden haben wir einmal unterschiedliche Retrofitlampen in einem vorhanden Reflecktor eingesetzt, um die verschiedenen Lichtwirkungen einmal aufzuzeigen:

Blick auf Leuchtmittel im Reflektor
Allgebrauchslampe im Reflecktor, so wie es von dem Leuchtenhersteller vorgesehen ist.
Blick auf Leuchtmittel im Reflektor
Retrofit Q-Max Phillips – Deutlich sind drei Abschattungen sowie eine Abschattung in der Zentralen Achse zu sehen. (Bild: Herbert Bernstädt)
Blick auf Leuchtmittel im Reflektor
Retrofit Leuchtkopf mit 1/3 Streben ohne Abschattung am Scheitel (Bild: Herbert Bernstädt)
Lichtwurf in einem Foyer
Links: Osram Parathom / rechts: Glühlampe
Gleiche Lichtfarbe und ähnliches Erscheinungsbild / Weniger Licht auf Höhe eines Schreibtisches
Lichtwurf in einem Foyer
Links: ledExcghange rechts: Glühlampe
Falsche Lichtfarbe, viel Licht, aber nicht auf Schreibtischhöhe
Lichtwurf in einem Foyer
Links: Fabuled, rechts: Glühlampe
Zu warme Lichtfarbe aber ähnliches Erscheinungsbild. Zu wenig Licht im Gesamten
Lichtwurf in einem Foyer
Links: Q-Max, rechts: Glühlampe
Abschattung durch Gehäusegeometrie, Lichtfarbe könnte besser sein, wenig Licht auf Schreibtischhöhe
Lichtwurf in einem Foyer
Links: Philips, rechts: Glühlampe
Abschattung durch Gehäusegeometrie,
wenig Licht auf Schreibtischhöhe

 


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