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LED: Beleuchtungstechnologie der Zukunft

Während LED-Leuchtmittel noch vor einigen Jahren ein regelrechtes Nischendasein fristeten, erleben sie heute einen Boom in der Beleuchtungstechnologie. Und dies nicht ohne Grund: Im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln warten LEDs mit zahlreichen Vorteilen auf, die sowohl ihre private Nutzung als auch den gewerblichen Einsatz höchst interessant machen.

1. LED-Rechner: Welche LED-Lampe ist die richtige für mein Projekt?

Wir haben für Sie einen LED-Rechner entwickelt, der Ihnen auf Basis grundlegender Angaben wichtige Daten wie beispielsweise die Beleuchtungsstärke einer LED liefert. Der LED-Rechner hilft Ihnen, die für Ihr Vorhaben passende LED zu finden bzw. zu überprüfen, ob eine bestimmte LED Ihren Anforderungen entspricht.

LED Rechner

Beleuchtungsstärke (Lux) lx
Beleuchtete Fläche (A)
Durchmesser (d) beleuchtete Fläche m
Raumwinkel (Steradiant) sr
Lichtstärke (Candela) cd
Leuchtdichte (L) cd/m²

Unser LED-Rechner beantwortet Ihre Fragen: Praxisbeispiel

1 - Sie möchten wissen, ob ein LED-Strahler mit 9.000 Lumen und einem Abstrahlwinkel von 130° als Beleuchtung für Ihre Zwecke geeignet ist.

2 - Geben Sie diese Basiswerte (9.000 Lumen und 130° Abstrahlwinkel) in unseren LED-Rechner ein. In das Feld "Entfernung" tragen Sie außerdem die Höhe ein, in der Sie das Leuchmittel anbringen möchten.

3 - Beispiel 1 - Beleuchtung einer Arbeitsfläche: Wenn Sie den Strahler in 1 m Entfernung zur zu beleuchtenden Fläche aufhängen (also zum Beispiel 1 m über einer Arbeitsplatte in Ihrer Werkstatt), ergibt sich eine sehr hohe Beleuchtungsstärke von fast 623 Lux. Diese Beleuchtungsstärke eignet sich hervorragend, um auch "feine" Arbeiten auszuführen, für die Sie sehr gutes/helles Licht benötigen. Und wie groß ist die Fläche, die beleuchtet wird? - Die beleuchtete Fläche hat einen Durchmesser von mehr als 4 m.

4 - Beispiel 2 - Grundbeleuchtung eines Raumes: Wenn Sie den Strahler in 2,40 m Entfernung zur zu beleuchtenden Fläche aufhängen (also zum Beispiel als Deckenbeleuchtung), ergibt sich eine Beleuchtungsstärke von etwa 108 Lux. Diese Beleuchtungsstärke eignet sich gut als Grundbeleuchtung für einen Raum. Und wie groß ist die Fläche, die beleuchtet wird? - Die beleuchtete Fläche hat einen Durchmesser von mehr als 10 m.

Woher bekomme ich die Werte, die im LED-Rechner eingetragen werden müssen?
Bei den notwendigen Basisangaben "Lichtstrom (Lumen)" und "Abstrahlwinkel (Grad)" handelt es ich um Werte, die Sie standardmäßig der Produktbeschreibung oder -verpackung entnehmen können. Erklärungen zu den Begrifflichkeiten, die bei unserem LED-Rechner Verwendung finden, liefert Ihnen unser ? Glossar.

Beispiel 1: Eine LED mit 9000 Lumen und einem Abstrahlwinkel von 130° erzeugt aus einer Höhe von 1 Meter eine beleuchtete Fläche mit einem Durchmesser von 4,29 m und eine Beleuchtungsstärke von 622,93 Lux. Beispiel 2: Eine LED mit 9000 Lumen und einem Abstrahlwinkel von 130° erzeugt aus einer Höhe von 2,40 Meter eine beleuchtete Fläche mit einem Durchmesser von 10,29 m und eine Beleuchtungsstärke von 108,15 Lux. Beispiel 3: Eine LED mit 330 Lumen und einem Abstrahlwinkel von 90° erzeugt aus einer Höhe von 1 Meter eine beleuchtete Fläche mit einem Durchmesser von 2 m und eine Beleuchtungsstärke von 105,04 Lux. Beispiel 4: Eine LED mit 950 Lumen und einem Abstrahlwinkel von 120° erzeugt aus einer Höhe von 0,70 Meter eine beleuchtete Fläche mit einem Durchmesser von 2,42 m und eine Beleuchtungsstärke von 105,71 Lux.

2. Welche Beleuchtungsstärke für welchen Zweck?

Die richtige Beleuchtung spielt nicht nur im privaten Umfeld eine wichtige Rolle, sondern ist vor allem auch verbindlicher Bestandteil der Arbeitsstättenverordnung. In ihr legt das Bundesministerium für Arbeit und Soziales fest, welche Voraussetzungen vom Arbeitgeber zu erfüllen sind, um die Sicherheit und den Gesundheitsschutz von Beschäftigten zu gewährleisten.

INFO-TIPP

Auf der Homepage der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin finden Sie die offiziellen, "Technischen Regeln für Arbeitsstätten", unter anderem auch zum Thema Beleuchtung:

» Technische Regeln für Arbeitsstätten - ASR A3.4 - Beleuchtung

Welche Beleuchtungsstärken werden für welche Arbeitsplätze empfohlen? Hier einige Beispiele aus ganz unterschiedlichen Arbeitsbereichen:

Arbeitsraum/Arbeitsplatz Beleuchtungsstärke in Lux
Treppen, Aufzüge 100
Eingangshallen 200
Empfangstheken/Schalter 300
Lagerräume 50
Lagerräume mit Leseaufgaben 200
Kantinen, Pausenräume, Aufenthaltsräume 200
Sporthallen 300
Waschräume, Umkleideräume 200
Erste-Hilfe-Räume 500
Küchen 500
Bäckereien: Vorbereitungs- und Backräume 300
Büroräume: Datenverarbeitung 500
Büroräume: Kopieren 300
Landwirtschaft: Melkstände 200
Metallverarbeitung: Schweißen 300
Kfz-Werkstätten 300
Verkaufsräume: Verkaufsbereich 300
Verkaufsräume: Kassenbereich 500
Messen/Ausstellungshallen: Allgemeinbeleuchtung 300
Kindergärten: Spielzimmer 300
Schulen: Unterrichtsräume 300
Schulen: Musikübungsräume 300
Schulen: Lehrwerkstätten 500
Flure in Gesundheitseinrichtungen: tagsüber 200
Flure in Gesundheitseinrichtungen: nachts 50
Medizinische Bäder und Massage 300
Betriebliche Parkplätze 10
Bahnüberwege 20
Tankstellen 100
Krankenhausflur. Foto: pixabay.
Klassenzimmer. Foto: pixabay.
Raum Datenverarbeitung. Foto: pixabay.
Hörsaal. Foto: pixabay.
Treppen. Foto: pixabay.
Werkstatt. Foto: pixabay.

3. Einsparpotentiale

Zwar sind die Anschaffungskosten für LEDs höher als für herkömmliche Leuchtmittel, auf der anderen Seite aber bestechen LEDs durch ihre viel längere Lebensdauer und ihren extrem niedrigen Stromverbrauch. Eine LED-Röhre kann beispielsweise drei bis vier Mal so lange wie eine herkömmliche Leuchtstoffröhre eingesetzt werden, während der Stromverbrauch gleichzeitig um mehr als die Hälfte sinkt. Die LED-Technik rechnet sich damit nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch.

4. Umweltverträglichkeit

Glühbirnen
Herkömmliche Leuchtmittel sind wahre Umweltsünder. Alte Glühlampen setzen beispielsweise nur 5 Prozent der elektrischen Energie, die sie benötigen, in Licht um, während die restlichen 95 Prozent als Wärme verpuffen.

Energiesparlampen
Energiesparlampen haben zwar einen wesentlich geringeren Energieverbrauch als Glühlampen, aber dafür ein ganz anderes Problem: Zur Produktion von Energiesparlampen wird das Schwermetall Quecksilber eingesetzt, das nicht nur gesundheitsschädlich ist, sondern auch Schwierigkeiten bei der Entsorgung verursacht.

LED
Privathaushalte und Unternehmer, die Wert auf umweltverträglichere und energiesparende Lösungen legen, beschreiten mit dem Einsatz von LED-Techniken neue Wege, die richtungsweisend für eine alternative Zukunft sein können: LEDs haben einen äußerst geringen Energieverbrauch, enthalten weder Gas noch Quecksilber und sind wiederverwertbar. Ihre Entsorgung erfolgt unkompliziert und kostengünstig über den ganz normalen Elektronikschrott.

5. Farbtemperaturen

Die sogenannte Farbtemperatur eines Leuchtmittels wird in der Einheit "Kelvin" (K) angegeben. Je nach Intensität wird die Farbtemperatur eines Leuchtmittels eher als behaglich oder eher als kalt empfunden. Je niedriger der Kelvin-Wert ist, desto mehr rötlich-gelbe Anteile, je höher der Kelvin-Wert wird, desto mehr weiße, bis ins Bläuliche gehende Anteile sind im Licht enthalten.

Farbtemperatur in Kelvin Benennung Wirkung
< 3.300 warmweiß behaglich
3.300-5.000 neutralweiß relativ neutral
> 5.000 tageslichtweiß/kaltweiß kalt

LED-Röhren mit 4.500 Kelvin sind beispielsweise dem neutralweißen Bereich zuzuordnen und eignen sich damit besonders für den Einsatz in

Öffentlichen Gebäuden Industriegebäuden Fertigungshallen
Großraumbüros Praxen Lagerhallen
Parkhäusern Kühlräumen Werkstätten
Showrooms Supermärkten Krankenhäusern
Tankstellen Einkaufscentern Ausstellungshäusern
Malerbetrieben Möbelhäusern Sporthallen

Für Wohnumgebungen eignen sich hingegen eher LED-Leuchtmittel der Kategorie "warmweiß".

Hier zur Orientierung noch einige konkrete Beispiele von Farbtemperaturen:

Kerzenlicht: ca. 1.500 K
Glühlampe 60 W: ca. 2.700 K
Morgen-/Abendsonne: ca. 5.000 K
Vormittags-/Nachmittagssonne: ca. 5.500 K
Tageslicht im Freien bei bedecktem Himmel: ca. 6.500 K

INFO-TIPP

Das vom Bundesforschungsministerium geförderte » Forschungsprojekt "Nicht-visuelle Lichtwirkungen (NiviL)" untersucht, wie sich Licht auf unser Wohlbefinden und unsere Leistungsfähigkeit auswirkt und welche Rollen Farbtemperatur und Leuchtstärke spielen.

6. Weitere Pluspunkte

Neben der Langlebigkeit, dem niedrigen Energieverbrauch und der Umweltverträglichkeit sprechen noch einige weitere Fakten für den Einsatz von LED-Lichttechnik. LEDs sind bei optimaler Beleuchtungsstärke gleichzeitig äußerst widerstandsfähig und unempfindlich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln entfalten sie beim Einschalten umgehend ihre volle Leuchtkraft – unangenehmes Flackern und Brummen, wie man es zum Beispiel noch von alten Leuchtstoffröhren kennt, gehören der Vergangenheit an. Durch ihre sehr geringe Wärmeentwicklung eignen sich LEDs auch hervorragend für den Einsatz in sonst eher schwierigen Umgebungen, zum Beispiel Kühlräumen.

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7. Glossar

Abstrahlwinkel
Der Abstrahlwinkel (oft auch "Öffnungswinkel" genannt) ist der Winkel, in dem das Licht einer Lampe ausgestrahlt wird. Der Abstrahlwinkel wird in Grad angegeben und sagt aus, wie breit oder eng der abgestrahlte Lichtkegel einer LED, ausgehend von der punktförmigen Lichtquelle, ist. Je größer der Abstrahlwinkel und der Abstand der Lampe zu einer Fläche sind, desto größer wird auch der Durchmesser des resultierenden Lichtkegels, der auf diese Fläche trifft. Während sich größere Abstrahlwinkel für eine räumliche Ausleuchtung eignen, sind engere Abstrahlwinkel vor allem für die Beleuchtung und Akzentuierung einzelner Objekte prädestiniert.

Beleuchtungsstärke
Die Beleuchtungsstärke wird auch "Lichtstromdichte" genannt und gibt an, welche Lichtmenge auf eine bestimmte Fläche fällt. Die Beleuchtungsstärke wird in der Einheit Lux angegeben. Die Beleuchtungsstärke ergibt sich als Quotient aus dem Lichtstrom und der beleuchteten Fläche. Die Beleuchtungsstärke – also die Helligkeit an einem bestimmten Punkt – kann mit technischen Geräten, sogenannten Luxmetern, gemessen werden. Solche Messungen werden zum Beispiel am Arbeitsplatz durchgeführt, da es hier für die Beleuchtung Mindestvorgabewerte gibt: Arbeitsräume sollten allgemein eine Beleuchtung mit einer Stärke von mindestens 100 Lux aufweisen, für Bildschirmarbeitsplätze sind mindestens 500 Lux vorgesehen.

Candela
Candela ("cd") ist die Einheit der Lichtstärke. Der Begriff stammt aus dem Lateinischen und bedeutet übersetzt "Kerze". Die Lichtstärke "1 cd" entspricht in etwa der Lichtstärke einer Haushaltskerze.

LED
LED ist die Abkürzung des englischen Begriffes "light emitting diode" = "Leuchtdiode". Fließt durch diese Diode Strom, wird der Strom in Licht umgewandelt.

Lichtstärke
In Abgrenzung zum Lichtstrom, der eine Aussage über die Summe der ausgestrahlten Lichtmenge einer Lichtquelle trifft, gibt die Lichtstärke die Verteilung dieser Lichtmengensumme auf die verschiedenen Richtungen an. Die Lichtstärke wird in der internationalen Einheit Candela angegeben und ergibt sich als Quotient aus Lichtstrom (Lumen) und Raumwinkel (Steradiant).

Lichtstrom
Der Lichtstrom beschreibt die Lichtmenge, die von einer Lichtquelle ausgeht, also die Summe allen Lichts, das von der Lichtquelle aus räumlich in alle Richtungen abgegeben wird (auch "Lichtausbeute"). Im Prinzip könnte man vereinfacht sagen, dass der Lichtstrom damit Auskunft über die allgemeine Helligkeit einer LED gibt. Gleichzeitig kann man aber nur mit der Angabe des Lichtstroms keine Aussage darüber treffen, wie stark eine bestimmte, definierte Fläche beleuchtet wird. Hierzu bedarf es weiterer Angaben, zum Beispiel zum Abstrahlwinkel und zum Abstand der Lichtquelle von dieser Fläche. Berechnet wird der Lichtstrom aus der Lichtstärke und dem sogenannten Raumwinkel. Die Einheit, in der der Lichtstrom angegeben wird, heißt Lumen.

Lumen
Lumen ("lm") ist die internationale Maßeinheit, in der der Lichtstrom angegeben wird. Der Begriff leitet sich aus dem Lateinischen ab und bedeutet übersetzt "Licht" oder "Leuchte".

Lux
Lux ("lx") ist die internationale Maßeinheit, in der die Beleuchtungsstärke angegeben wird. Der Begriff kommt aus dem Lateinischen und bedeutet übersetzt "Licht".

Raumwinkel
Während "normale" Winkelangaben sich auf ebene Flächen beziehen, beschreibt der Raumwinkel einen dreidimensionalen Raum. Die Maßeinheit, in der er angegeben wird, heißt Steradiant oder Sterad ("sr").

Dieser Artikel wurde zuletzt aktualisiert am: 18.12.2015, Autor: Jutta Kühl

Quellen/Fotos/Grafiken:
http://deutsch.istockphoto.com/photo-35904480-kids-in-flower-field.php
http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Arbeitsstaetten/ASR/ASR.html
http://www.bmas.de/DE/Service/Gesetze/arbstaettv.html
http://www.gruenspar.de/blog/2014/08/12/welchen-abstrahlwinkel-haben-led-lampen-und-bedeutet-dieser/
http://www.itwissen.info/definition/lexikon/Oeffnungswinkel-beam-width.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Beleuchtungsstärke
https://de.wikipedia.org/wiki/Candela
https://de.wikipedia.org/wiki/Farbtemperatur
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtstärke_(Photometrie)
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtstrom
https://de.wikipedia.org/wiki/Lumen_(Einheit)
https://de.wikipedia.org/wiki/Lux_(Einheit)
https://de.wikipedia.org/wiki/Photometer
https://de.wikipedia.org/wiki/Raumwinkel
https://pixabay.com/de/hörsaal-klassenzimmer-vortrag-572776/
https://pixabay.com/de/klasse-klassenzimmer-professor-377117/
https://pixabay.com/de/klassenzimmer-lehre-bildung-schule-246907/
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https://pixabay.com/de/werkstatt-werkzeug-bohrer-66823/