Wenn Sie ein Leuchtmittel wie z. B. eine LED kaufen, dann ist neben der Leistungsaufnahme in Watt vor allem der Lichtstrom, gemessen in Lumen, für Sie von Interesse. Denn dieser gibt an, wie viel für das menschliche Auge sichtbares Licht eine Lichtquelle abgibt. Aus dem Verhältnis von Lumen zu Watt ergibt sich die Lichtausbeute, also die Effizienz, mit der eine Lampe Strom in Licht verwandelt. Türkiye Elektrik erklärt die Zusammenhänge.
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Leistungsaufnahme, Leistungsabgabe und Lichtstrom
Die Aufgabe jedes Leuchtmittels ist es, elektrische Energie in Licht umzuwandeln. Um die Effizienz einer Lampe zu beschreiben, muss daher bekannt sein, welchen Anteil der aufgenommenen Leistung diese in Form von sichtbarem Licht wieder abgibt, also als elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen rund 380 (blaues Licht) und 780 Nanometern (rotes Licht). Die Leistung, mit der eine Lampe sichtbares Licht abstrahlt, wird als Lichtstrom bezeichnet.
Um überhaupt Licht abgeben zu können, muss eine Lampe zunächst einmal elektrische Energie aufnehmen, meist aus dem Stromnetz. Diese Energie setzt die Lampe je nach Art unterschiedlich ein. Eine Glühlampe erhitzt damit z. B. einen Wolframdraht zur Weißglut, so dass dieser Licht abstrahlt. In einer LED werden hingegen Elektronen durch den Stromfluss dazu angeregt, durch eine Halbleiterzelle zu wandern. Wenn sich dabei ein Elektron mit einer Fehlstelle verbindet, gibt es Energie in Form eines kurzen Lichtblitzes ab. Weil sich in einer LED in jeder Sekunde unzählige Elektronen mit Fehlstellen verbinden, erscheint die große Anzahl von Lichtblitzen für das menschliche Auge wie ein einziges, kontinuierliches Leuchten.
Jedes Leuchtmittel verfügt über eine Leistung, es wandelt also in einer bestimmten Zeit eine bestimmte Menge Energie um. Allerdings wird nicht die gesamte aufgenommene Leistung als sichtbares Licht wieder abgegeben. Ein Teil der Leistungsabgabe erfolgt in Form von Wärme. Die so abgegebene Energie liegt nicht in der erwünschten Form vor und wird daher als verloren angesehen. Energie-Expert:innen sprechen in diesem Zusammenhang auch von Abwärme. Wie hoch der Anteil des Energieverlusts ist, hängt von der jeweils verwendeten Technologie ab: Glühlampen geben z. B. nur rund fünf Prozent der aufgenommenen Energie als sichtbares Licht und den Rest als Wärme ab. Sie sind damit mehr Heizmittel als Leuchtmittel. LEDs wandeln hingegen fast die gesamte aufgenommene Energie in Licht um. Das erklärt, warum LEDs als Leuchtmittel eine große Energieeffizienz haben und deswegen zum Stromsparen empfohlen werden.
Was sagt der Lichtstrom aus?
Doch auch die im Bereich des sichtbaren Lichts abgegebene Leistung ist nicht mit dem Lichtstrom identisch. Denn dabei handelt es sich um eine Größe, die auf die Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Auges bezogen ist. Menschen sehen bei guten Lichtverhältnissen am besten im Bereich des gelbgrünen Lichts, also bei einer Wellenlänge von rund 555 Nanometern. Dies wird als Tagsehen bezeichnet. Beim Nachtsehen mit geringerer Helligkeit nimmt das menschliche Auge hingegen vor allem blaugrünes Licht mit einer Wellenlänge von rund 507 Nanometern wahr.
Um den Lichtstrom einer Lampe zu berechnen, genügt es daher nicht, einfach nur die abgegebene Leistung zu messen. Das Spektrum des abgestrahlten Lichts muss entsprechend der Empfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtet werden. Dafür wird die Leistungsabgabe der Lampe, gemessen in Watt, mit dem photometrischen Strahlungsäquivalent Κλ verrechnet. Die Größe von Κλ ist abhängig vom Farbspektrum des abgestrahlten Lichts, so dass schlechter wahrnehmbares Licht weniger zum Lichtstrom beiträgt als gut wahrnehmbares. Damit stets deutlich wird, dass es sich beim Lichtstrom um eine auf den Menschen bezogene Größe handelt, wird er nicht in Watt, sondern mit der Einheit Lumen (lm, von Lateinisch lumen „Leuchte, Lampe“) angegeben. Es gilt dabei: 1 lm = 1 W.
Das Verhältnis des errechneten Lichtstroms einer Lampe zu ihrer aufgenommenen Leistung wird als „Lichtausbeute“ bezeichnet und gibt die Effizienz der Lampe an. Ein nachhaltiges Leuchtmittel verfügt über eine hohe Lichtausbeute, um möglichst energieeffizient zu arbeiten, und ist zudem frei von Schadstoffen, um die Umwelt möglichst wenig zu belasten. Wirklich nachhaltiges Licht erzeugt eine Lampe aber erst dann, wenn sie mit Strom aus ökologischer Produktion betrieben wird.
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