licht.wissen 01 „Die Beleuchtung mit künstlichem Licht“

licht.wissen 01
Die Beleuchtung mit künstlichem Licht
verbindungen verschiedener Metalle in der
Lampenfüllung. Die Art der Zusätze bestimmt
die Lichtfarbe von Warmweiß (ww)
über Neutralweiß (nw) bis Tageslichtweiß
(tw) und die Farbwiedergabe-Eigenschaften.
Das Licht dieser Lampentypen kann
gut gelenkt werden, weshalb sie sich insbesondere
für Großflächenbeleuchtung, Industriebeleuchtung
und die Beleuchtung
von Sportanlagen eignen.
Lichterzeugung heute: LEDs
Lichterzeugung in kleinsten elektronischen
Bauteilen oder in Flächen mit umweltfreundlichen
Stoffen, dabei steuerbar, langlebig
und effizient: LEDs eignen sich heute
für fast jede Beleuchtungsaufgabe.
Die LED ist ein elektronisches Halbleiterbauelement,
das bei Stromdurchfluss Licht
abgibt. Durch Gleichspannung wird der
Festkörperkristall zum Leuchten angeregt:
Indem am Übergang zwischen dem n-leitenden
Bereich mit einem Überschuss an
Elektronen und dem p-leitenden Bereich mit
einem Mangel an Elektronen ein Ausgleich
stattfindet, emittiert der Elektronik-Chip
Licht. Je nach Material des Halbleiterkristalls
wird monochromatisches Licht in
einem schmalbandigen Wellenlängenbereich
erzeugt.
Weißes LED-Licht kann durch unterschiedliche
Verfahren erzeugt werden. Die gängigste
Methode nutzt die „Lumineszenz-
Konversion“, die auch bei Leuchtstofflampen
eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren
wird oberhalb eines blauen LED-Chips eine
hauchdünne Phosphor-Leuchtschicht aufgedampft.
Sie wandelt einen Teil des
blauen Lichts durch den gelben Phosphor
in weißes Licht. Eine andere Möglichkeit,
weißes LED-Licht zu gewinnen, ist die Mischung
von farbigem Licht, die RGB-Farbmischung.
Diese additive Farbmischung
von Rot, Grün und Blau (= RGB) kann
neben allen anderen Lichtfarben auch weißes
Licht erzeugen.
In der Praxis sind bereits fast alle Farbtemperaturen
– von 2.700 Kelvin bis 7.000 Kelvin
– und sehr gute Farbwiedergabewerte
von R a > 90 erreichbar. Sind für den Anwender
einheitliche Lichtfarben aller LEDs
im Einsatz wichtig, ist ein eng gefasstes
Binning unabdingbar (s. Seite 26f.).
Grundsätzlich werden drei LED-Bautypen
unterschieden:
Bedrahtete LEDs (radiale LEDs) stammen
aus den Anfangstagen der LED. Sie werden
aufgrund ihrer geringen Lichtausbeute
häufig für einfache Signalanzeigen
verwendet; in der Beleuchtung spielen sie
keine Rolle.
SMD-LEDs (= Surface Mounted Devices)
werden direkt auf einer Leiterplatte verklebt
und im Lötbad kontaktiert. Der LED-
Chip sitzt auf einem Gehäuse oder Plättchen
mit Kontakten.
COB-LEDs (= Chip on Board) werden für
besonders leistungsstarke, eng bepackte
LED-Module eingesetzt; der LED-Chip
wird direkt auf die Platine aufgebracht.
Meist werden die Chips als Module angeboten
– bereits auf Leiterplatten montiert.
Komplettiert mit Betriebsgerät, Außenkolben
und z. B. E27-Sockel kann die LED-
Lampe direkt als Retrofit eingesetzt werden.
Inzwischen gibt es am Markt viele LED-
Leuchten als Komplettsysteme mit nicht
austauschbaren LED-Modulen.
Immer wieder werden exorbitant hohe
Lichtausbeuten von mehr als 200 lm/W
[61] Die Lampenkolben der ersten Glühlampen
waren evakuiert, d. h. der Wolframdraht
der Wendel glühte in einem Vakuum;
abfliegende Wolfram-Moleküle schwärzten
den Glaskolben. Bei modernen Halogen-
Glühlampen begrenzen Edelgase die Bewegungsfreiheit
der Wolfram-Moleküle. Temperaturstrahler
sind wenig effizient, herkömmliche
Glühlampen europaweit bereits vom
Markt genommen.
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[62] In Halogenlampen 230 Volt und Niedervolt
sorgt der Halogen-Kreisprozess für
eine höhere Lichtausbeute und eine längere
Lebensdauer.
[63] Leuchtstofflampen sind Niederdruck-
Entladungslampen und arbeiten mit Quecksilberdampf
von geringem Druck. Durch Zusammensetzung
des Leuchtstoffes auf der Röhrenwand
lassen sich Lichtfarbe und Farbwiedergabe
von Leuchtstofflampen verändern.
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[64] Hochdruck-Entladungslampen besitzen
einen Brenner, in dem das Licht durch
elektrische Entladung in Gasen, Metalldämpfen
oder einer Mischung beider erzeugt
wird. Die dargestellte Halogen-Metalldampflampe
besitzt einen Brenner aus transparentem
Keramikmaterial, der eine gleichbleibende
Farbqualität gewährleistet.