Erleuchtung statt Erwärmung - effiziente Beleuchtungen


Künstliches Licht ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, es wird nahezu überall benötigt.
Doch leider wird bei Beleuchtungsanlagen sehr viel Energie unsinnig verschwendet, wenn auf veraltete Technik (Beispiel Glühlampen) oder auf "angeblich sparsame und effiziente" Technik (Beispiel Halogenlampen) gesetzt wird.

Viele Leute meinen, dass das ersetzen von Glühlampen durch Halogenlampen eine Modernisierung wäre - die auch zur Einsparung von Energie führen würde. Das ist jedoch Unsinn!
Im Grunde sind Halogenlampen auch nur Glühlampen - es wurden lediglich Halogene beigemischt, die den Wirkungsgrad minimal erhöhen.

Es gibt jedoch weitaus sparsamere, effizientere Leuchtmittel auf dem Markt, u.a. Leuchtstofflampen, Energiesparlampen und Leuchtdioden.

Waren Leuchtdioden (LEDs) bisher nur für kleinere Beleuchtungsaufgaben (z.B. in Taschenlampen oder Bremsleuchten an Fahrzeugen) sehr gut geeignet, so werden diese in der letzten Zeit auch immer mehr zur Allgemeinbeleuchtung eingesetzt.


Bei Glühlampen wird nur 5% bis 10% in Licht umgewandelt - der gesamte Rest von 90% bis 95% geht als nutzlose Wärme an die Umgebung verloren!
Wer an dieser Stelle denkt, Halogenlampen seien um einiges effizienter, der irrt. Auch diese eignen sich eher für Heiz- als für Beleuchtungszwecke, liegt ihr Wirkungsgrad doch nur geringfügig über dem von Glühlampen (ca. 15% wird in Licht umgewandelt).

Daher sollte man diese "Heizungen" möglichst flächendeckend durch Energiesparlampen (ESL) ersetzen, da ESL wesentlich effizienter arbeiten und 30% bis 40% in Licht umwandeln.

Aber bitte nicht mit dem Sparen übertreiben, indem man billige Energiesparlampen (unter 2 Euro) kauft!
Man tut sich damit keinen Gefallen, da diese Billiglampen nur sehr selten die angegebene Lebensdauer erreichen, zudem ist ihr Lichtspektrum oft nicht zufriedenstellend (z.B. Rotstich).
Hochwertige Energiesparlampen überstehen häufiges An-/Ausschalten hingegen sehr gut und ihr Lichtspektrum ist angenehm.

Auch aus Brandschutzgründen sollte auf Glühlampen und Halogenlampen verzichtet werden - denn diese werden im Betrieb sehr heiß (gemessen: über 120 °C auf der Glasoberfläche)!

Für Büroräume, Geschäfte, Keller usw. sollten auf jeden Fall Leuchtstofflampen verwendet werden, da deren Wirkungsgrade nochmals ein Stück besser sind.

Hochwertige ESL gibt es u.a. von Philips, Osram, Radium oder Megaman
Preis für eine gute Energiesparlampe: ca. 3 bis 10 Euro
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Fast überall in Büros, Geschäften oder Hallen werden sie eingesetzt: Leuchtstofflampen
Doch vielfach sind die Beleuchtungsanlagen veraltet und sehr ineffizient.

Wie eine effiziente Beleuchtung auszusehen hat, erfährt ihr unter "weitere Informationen".
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Es gibt viele Leuchten, bei denen ich am Verstand der Konstrukteure zweifeln muss.
Das Wort Effizienz ist diesen Menschen wohl ein Fremdwort.
Als Kunde kann man aber etwas dagegen tun, indem man solche Produkte ganz einfach meidet!

Welche Leuchten man verwenden sollte und welche nicht, findet ihr auf der Unterseite.
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Viele Straßen, Wege und Industrieanlagen werden auf Grund veralteter Beleuchtungsanlagen ineffizient beleuchtet.
Folglich entstehen unnötig hohe Energiekosten. Mit modernen Beleuchtungsanlagen ist es möglich, die Energiekosten zu halbieren!

Zudem sterben viele Insekten an den Quecksilberdampflampen.
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Hier findest du eine Vergleichstabelle aller üblichen Leuchtmittel.
In der Tabelle wird die Lichtausbeute, die Lebensdauer, die Farbwiedergabe und die Startzeit berücksichtigt.
Unterhalb der Tabelle werden die auftretenden Begriffe und die Leuchtmittel erklärt.
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Hier werden konkrete Leistungsangaben von handelsüblichen Leuchtmitteln tabellarisch aufgelistet, die bzgl. ihrer Helligkeit direkt miteinander verglichen werden können.
Zum Beispiel lassen sich alternative Leuchtmittel sehr einfach und flexibel auswählen.

Die erste Tabelle beinhaltet haushaltsübliche, die zweite industrielle Leuchtmittel.
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Der Herstellungsprozess von Leuchtstofflampen (Energiesparlampen gehören auch dazu) ist viel aufwändiger und teurer als der von Glühlampen, da Leuchtstofflampen eine Elektronik (oder eine magnetische Drossel) zum Zünden des Gases benötigen.

Vergleicht man jedoch die Kosten von Glühlampen und Energiespar-/Leuchtstofflampen über die gesamte Lebensdauer, so ist eine Energiespar-/Leuchtstofflampe um einiges günstiger!

Rechenbeispiele findet man auf der Unterseite.
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Nein, nur in einem Sekundenbruchteil im Einschaltmoment ist der Strom auf Grund der kalten Kathoden höher. Danach ist der Energiebedarf einer Energiesparlampe für eine kurze Zeit sogar niedriger!
Es dauert nämlich eine Weile, bis die Lampe ihre Leistung "hochgefahren" hat. Dies erkennt man daran, dass die Lampe erst nach einigen Minuten mit voller Lichtleistung brennt.
Wer es nicht glaubt, sollte sich ein Energiekostenmessgerät oder ein Amperemeter davorschalten und es selbst nachprüfen.
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Ja, bei Glühlampen auf jeden Fall:
Befindet sich eine Glühlampe im kalten, ausgeschalteten Zustand und wird nun eingeschaltet, so fließt schlagartig ein hoher Einschaltstrom. Danach erwärmt sich die Lampe und der Strom wird geringer.
Im Laufe des Betriebes nutzt sich der Wolframfaden immer mehr und mehr ab, d.h. er wird mit der Zeit dünner.
Schaltet man nun eine Lampe häufig ein und aus, so ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Glühwendel auf Grund des hohen Einschaltstromes durchbrennt.

Bei Energiesparlampen oder Leuchstofflampen kommt es darauf an, wie die Vorschaltgeräte konstruiert sind. Näheres dazu unter Informationen zu Energiesparlampen

Siehe auch "Wieso gehen Glühlampen meistens beim Einschalten kaputt?"
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Dieses Phänomen erkläre ich euch am besten an einem einfachen Beispiel:

Eine handelsübliche 60 Watt Glühbirne hat im kalten, ausgeschalteten Zustand einen Widerstand von ca. 53 Ohm.
Schaltet man diese Lampe nun ein, so fließt im Einschaltmoment kurzzeitig ein Strom von: 230 Volt / 53 Ohm = 4,3 Ampere!
Ist die Glühlampe auf Betriebstemperatur, so ist ihr Widerstand viel höher (ca. 880 Ohm) und der Strom beträgt nur noch: 60 Watt / 230 Volt = 0,26 Ampere.
Der Strom im Einschaltmoment ist also ca. 17 mal so groß wie während des Betriebes!

Ist der Glühdraht schon etwas älter oder von schlechter Qualität, so kann der Einschaltstrom die Glühwendeln schnell zerstören.

Lösen kann man dieses Problem durch Dimmer mit Softstartfunktion, da hiermit die Lampen langsam "hochgefahren" werden und die Glühlampen damit eine längere Lebensdauer erreichen.

Aus Gründen der höheren Energie- und Geldersparnis und Lebensdauer sollte man das Geld besser in Energiesparlampen investieren.
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Vielfach wird als Argument gegen den Einsatz von Leuchtstofflampen angeführt, dass diese erst nach mehreren Minuten genügend Licht liefern würden und daher nur bedingt verwendet werden können.
Dieses Vorurteul habe ich im folgenden mit eigenen Messungen genauer untersucht.
 


Es wäre im Prinzip so einfach: Eine Prozentangabe von 0%..100% auf Leuchtmitteln könnte angeben, wieviel der aufgenommmenen elektrischen Energie in sichtbares Licht umgewandelt wird. Je höher die Zahl, desto besser die Lampe.

Leider ist eine Prozentangabe bei Lichtquellen nicht möglich.
Man könnte im Prinzip die Effizienz im "sichtbaren Bereich" (380..780nm) angeben, d.h. wieviel elektrische Energie in Strahlung zwischen 380-780nm umgewandelt wird.
Zusätzlich muss jedoch die selektive Hell-Empfindlichkeit des menschlichen Auges beachtet werden (V(lambda)-Kurve), d.h. das Auge nimmt Farben unterschiedlich stark wahr. Diese Energiewichtungsfunktion reduziert die vom Menschen wahrgenommene Strahlung einer "ideal" weissen Strahlungsquelle (konstantes Spektrum im Bereich von 380 - 780nm) bereit auf ein Viertel des Energieinhaltes!

Lichtquellen, die den höchsten Empfindlichkeitsbereich des menschlichen Auges bedienen (grün 555nm), erscheinen ausserdem als "farbunecht".

Ingesamt heißt dies also, dass die Strahlungsausbeuten von akzeptablen weissen Lichtquellen nur in kleinen Prozentbereichen liegen können.

Aus diesen Gründen wird der Wirkungsgrad üblicherweise mit Lumen pro Watt (lm/W) angegeben. Diese Angabe mag recht abstrakt wirken, ist jedoch für die visuelle Nutzbarkeit von Lichtquellen und deren Vergleichbarkeit unerlässlich. Denn das Lumen ist die der menschlichen Augenempfindlichkeit angepasste effektive Strahlungsleistung (Watt) und steht damit im direkten Vergleich zur elektrisch aufgewandten Leistung bzw. Energie.

Theoretisch wäre eine Lichtausbeute von 683 lm/W möglich, jedoch nur über eine monochromatische grüne Emissionslinie bei 555nm. Denn hier befindet sich die maximale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges. Es versteht sich daher von selbst, dass weisse Lichtquellen mit hoher Farbwiedergabe (Spektralbereiche blau – grün – rot ausreichend vorhanden) diesen Wert niemals erreichen können.
Die höchsten Lichtausbeuten von ca. 200 lm/W werden derzeit mit Niederdruck-Natriumdampflampen erreicht.
 



Sobald man eine Lampe dimmt, also die Leistung herunterregelt, wird auch Energie eingespart. Der Dimmer selbst benötigt dafür nur sehr wenig Energie.

Jedoch wird der Wirkungsgrad (Verhältnis von aufgenommener Energie zu Nutzenergie) von Leuchtmitteln durch das Dimmen verschlechtert. Dimmt man z.B. eine Lampe auf 50% ihrer vollen Leistung herunter, so gibt diese dann nur noch ca. 25% der vollen Lichtleistung ab.

Größere Lichtanlagen sollten aus diesem Grund nicht nur über Dimmer geregelt werden. Besser ist es, wenn man mehrere Lichtgruppen installiert, die je nach Helligkeitsbedarf an- oder ausgeschaltet werden. Kombiniert man diese zusätzlich mit Dimmern, so erhält man optimalste Lichtverhältnisse und höchste Einspareffekte.

Achtung: Die meisten Energiesparlampen können - trotz elektronischer Vorschaltgeräte - nicht gedimmt werden!

Man unterscheidet zwischen Phasenanschnitt- und Phasenabschnittdimmern:

  • 230 Volt Glüh- und Halogenlampen (=ohmsche Lasten) dürfen an beide Typen angeschlossen werden.

  • magnetische Halogen-Trafos (=induktive Lasten) dürfen nur an Phasenanschnittsdimmern angeschlossen werden.

  • elektronische Trafos darf man nur an Phasenabschnittsdimmern anschließen.

Sogar Leuchtstofflampen können gedimmt werden. Dies kann jedoch nur über elektronische Vorschaltgeräte mit integrierter Dimmfunktion realisiert werden. Diese können z.B. über eine 1-10 Volt Schnittstelle, DALI (Digital adressable lightning inferface) oder EIB (European installation bus) in der Helligkeit geregelt werden. Bei DALI und EIB sind übrigens noch viel komplexere Lichtsteuerungen möglich.

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   © Andreas Morawietz   Stand dieser Datei: 08.03.2015 - 17:37