Wie funktioniert Lampe

Lampen für Haushalte nach technischen Daten auswählen. Lampen wandeln elektrische Energie in Lichtenergie um, lichttechnische Größen wie Lichtstrom und Lichtausbeute kennzeichnen das Ergebnis.

Für die elektrische Beleuchtung von Räumen oder Plätzen sind Leuchten und Lampen erforderlich. Eine Leuchte ist ein Gegenstand, der zur Aufnahme von mindestens einer Lampe dient, um deren ordnungsgemäßen Betrieb zu ermöglichen. Mit der Lampe wird das Licht erzeugt, sie wandelt dazu die elektrische Energie in eine sichtbare elektromagnetische Strahlung um. Zur Befestigung der Lampe in der Leuchte dienen der Lampensockel und die Fassung der Leuchte, wodurch auch die Stromversorgung hergestellt wird. Weit verbreitet in privaten Haushalten sind die Schraub-Sockeltypen E 27 und E 14, wobei E an den Namen des amerikanischen Erfinders Edison erinnert und die Zahl den Durchmesser des Sockelgewindes in Millimeter wiedergibt. Alternativ sind auch verschiedene Stecksockel gebräuchlich.

Während fest installierte Leuchten in der Regel über einen längeren Zeitraum ohne Veränderung bleiben, sind die Lampen aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer je nach Umfang der Benutzung gelegentlich zu wechseln. Unabhängig von diesem Fall des notwendigen Ersatzes einer Lampe kommt auch der Wechsel einer intakten Lampe in Betracht. Ursachen dafür sind vor allem wirtschaftliche Gründe und Sicherheitserwägungen. Für Haushaltslampen stehen gegenwärtig drei Lampenarten zur Auswahl: Kompaktleuchtstofflampen, Halogen-Glühlampen und LED-Lampen.

Lampenarten zur Auswahl

In Kompaktleuchtstofflampen wird das Licht größtenteils von einer oder mehreren Schichten von Leuchtstoffen erzeugt, die durch eine elektrisch verursachte Quecksilber-Niederdruckentladung angeregt werden. Dabei werden die ultravioletten Strahlungsanteile der Quecksilberentladung in sichtbares Licht umgewandelt. Ein notwendiges Vorschaltgerät ist eingebaut.

Halogen-Glühlampen sind Glühlampen, in denen ein feiner Draht von Strom durchflossen und zum Glühen gebracht wird. Der Draht befindet sich in einem durchsichtigen Hüllgefäß, das mit Halogenen oder Halogenverbindungen gefüllt ist. Halogen-Glühlampen werden sowohl in einer Variante für die Netzspannung 230 Volt (V) als auch mit elektronischem Transformator für den Betrieb mit 12 V angeboten.

Als LED-Lampe wird eine Lampe bezeichnet, die eine oder mehrere LED enthält. LED ist die Abkürzung für Light Emitting Diode, auch als Leuchtdiode bezeichnet. Die Leuchtdiode ist ein Halbleiter-Kristall, der durch einen Stromfluss zwischen zwei unterschiedlich geladenen Halbleiterschichten zum Leuchten angeregt wird. Handelsübliche LED-Haushaltslampen enthalten bis zu etwa 50 Leuchtdioden.

Kriterien für die Lampenauswahl

Auswahlkriterien für technische Geräte und damit auch für Lampen sind insbesondere die zuverlässige Funktionserfüllung, Sicherheitsanforderungen und wirtschaftliche Erwägungen.

Für einen gewöhnlichen Wohnraum wird mindestens ein Lichtstrom von 1000 Lumen (lm) benötigt, der über eine oder mehrere Lampen erzeugt werden kann. Dies ist mit den drei Lampenarten ohne Probleme möglich. Bei Kompaktleuchtstofflampen ist allerdings deren Anlaufverhalten zu beachten: Der volle Lichtstrom steht erst nach etwa 30 bis 120 Sekunden zur Verfügung. Halogen-Glühlampen haben lediglich eine Lebensdauer von etwa 2000 Stunden (h), während für Kompaktleuchtstofflampen etwa 10000 h und für LED-Lampen sogar 25000 h und mehr genannt werden.

Zur Funktionserfüllung gehört auch die Erfüllung der Farberwartung: In Wohnräumen wird meistens ein „gemütliches Licht“ mit deutlichen Anteilen von gelb, orange und rot gewünscht, das als warm empfunden wird. In Arbeitsbereichen dagegen ist eher etwas grelleres Licht mit erkennbarem Blauanteil zweckmäßig, das als bläulich-weiß empfunden wird. Dieses subjektive Farbempfinden wird physikalisch durch die Farbtemperatur der Lichtquelle erfasst. Die Farbtemperatur gibt an, auf welche Temperatur in Kelvin (K) ein schwarzer Körper unter definierten Bedingungen erhitzt werden müsste, um das gleiche Licht wie die betrachtete Lichtquelle abzustrahlen. Das gemütliche warme Licht hat eine Farbtemperatur von etwa 2500 K bis 3500 K, das grelle bläulich-weiße Licht liegt bei etwa 5000 K bis 6500 K. Halogen-Glühlampen werden mit einer Farbtemperatur von rund 3000 K angeboten, bei Kompaktleuchtstofflampen und LED-Lampen sind jeweils Varianten mit etwa 2700 K und mit rund 5500 K auf dem Markt.

Bezüglich der Sicherheitsanforderungen ist das in Kompaktleuchtstofflampen notwendigerweise enthaltene Quecksilber von Bedeutung. Quecksilber ist ein giftiges Metall. Der Quecksilber-Anteil beträgt zwar höchstens 5 Milligramm pro Lampe und ist im Normalbetrieb ungefährlich, jedoch müssen auch die Phasen der Lampenproduktion und der Entsorgung betrachtet werden. Defekte Kompaktleuchtstofflampen sind Sondermüll. Aus den Haushalten werden sie allerdings meistens in den Haushaltsmüll gegeben, da eine akzeptable Alternative nicht immer erkennbar ist. Auf diese Weise gelangt Quecksilber unkontrolliert in die Umgebung.

Aus wirtschaftlicher Sicht sind die Anschaffungskosten und die Betriebskosten zu unterscheiden, wobei zur Bewertung der Kosten jeweils die Lebensdauer und die Lichtausbeute zu beachten sind. Die Lichtausbeute, auch als Lampenwirkungsgrad bezeichnet, ist das Verhältnis aus dem ausgesandten Lichtstrom in Lumen und der aufgenommenen elektrischen Leistung in Watt (W). Sie liegt für Kompaktleuchtstofflampen bei etwa 60 lm/W, für Halogen-Glühlampen bei knapp 20 lm/W und für LED-Lampen bei gut 60 lm/W. Die Anschaffungskosten liegen gegenwärtig bei rund 3 bis 5 Cent/lm für LED-Lampen, für Kompaktleuchtstofflampen bei etwa 0,3 bis 0,5 Cent/lm und für Halogen-Glühlampen bei etwa 0,2 Cent/lm.

Insgesamt ergibt sich mit diesen Durchschnittswerten für eine Beleuchtung mit 1000 lm über 1000 h eine elektrische Arbeit von 50 Kilowattstunden (kWh) bei Verwendung von Halogen-Glühlampen, 16,7 kWh bei Verwendung von Kompaktleuchtstofflampen und 16,7 kWh bei Verwendung von LED-Lampen Für dieses Beispiel zur durchschnittlichen Jahresbeleuchtung eines gewöhnlichen Wohnraums ergeben sich einschließlich der anteiligen Anschaffungskosten für die Lampen und bei einem Preis für die elektrische Arbeit von 0,30 EUR/kWh jährliche Kosten in Höhe von etwa 16,00 EUR für Halogen-Glühlampen, etwa 5,40 EUR für Kompaktleuchtstofflampen und etwa 6,60 EUR für LED-Lampen.

Notwendige Angaben für den Handel mit Lampen

Nach der Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung (EnVKV) sind für Lampen auf deren Verpackung mindestens der Lichtstrom in lm, die Leistungsaufnahme in W und die durchschnittliche Lebensdauer in h anzugeben, zusätzlich muss eine Einstufung in eine Energieeffizienzklasse erfolgen, die letztlich auf der Lichtausbeute beruht. Es ist eine Einstufung von A (bester Wert) bis G (schlechtester Wert) vorzunehmen, die grafisch nach einem vorgegebenen Druckmuster auf der Verpackung darzustellen ist. Diese Angaben erleichtern die Lampenauswahl.

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