Energie- und Kosteneffizienz der LED-Beleuchtung

Weiße LED genießen gegenüber Leuchtstofflampen tatsächlich einen objektiven physikalischen Vorteil, denn der Entladungsprozess in der Leuchtstofflampe erzeugt reine UV-Strahlung, die also sämtlich durch die Konversions- oder Fluoreszenzschicht in sichtbare Strahlung umgewandelt werden muss, und dieser Vorgang bringt erhebliche Verluste mit sich (Stichwort »Konversionseffizienz«). Bei den LED dagegen geht man von blauem Licht aus, das also nur zum Teil und »nicht so weit« (z. B. nur von Blau bis Gelb) konvertiert werden muss und zum Teil sogar direkt genutzt werden kann. Gemogelt wurde hier anfangs, indem mehr blaues Licht direkt genutzt wurde als einer weißen Mischung gut getan hätte; daher der vormals oft bläuliche Farbton billiger (bzw. nicht ganz so teurer) LED-Leuchtmittel. Diese erreichten seinerzeit ähnliche Lichtausbeuten wie Leuchtstofflampen vergleichbarer Leistung. Das war schon gut und ließ keine Wunder mehr erwarten. Heute erweisen sich die LED als den KLL um die Hälfte überlegen. Zu größeren Lampen hin, wie sie in Industrie und Gewerbe zum Einsatz kommen, nivelliert sich der Unterschied teilweise.

EU-Regulierung jetzt…

Bild 6.1: Mindest-Anforderung an die Lichtausbeute von Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht nach EU-Verordnung 244/2009/EG ab 1. September 2018
Bild 6.1: Mindest-Anforderung an die Lichtausbeute von Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht nach EU-Verordnung 244/2009/EG ab 1. September 2018

Die »umweltgerechte Gestaltung von Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht« wurde von der EU 2009 reguliert, und Anfang 2013 folgten »Lampen mit gebündeltem Licht«. In 2015 wurden einige Modifikationen vorgenommen. Insbesondere wurde das Inkrafttreten der letzten Stufe der Verordnung Nr. 244/2009 vom 1. September 2016 auf den 1. September 2018 verschoben (alle übrigen dort aufgeführten Modifikationen sind für die vorliegenden Betrachtungen – zum Teil leider – ohne Bedeutung). Für das Inkrafttreten der letzten Stufe der Verordnung 1194/2012 blieb es beim 1. September 2016. Demnach gilt für Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht und einem Bemessungs-Lichtstrom Φ zwischen 60 lm und 12 000 lm, dass deren Leistungsaufnahme Pmax nicht größer sein darf als

Pmax = 0,8 * (0,88√Φ + 0,049Φ) bei Klarglaslampen und

Pmax = 0,24√Φ + 0,0103Φ bei Mattglaslampen.

Bei dieser Unterscheidung haben wohl noch die Glühlampen Pate gestanden; schließlich stammt die Verordnung 244/2009 aus dem Jahr 2009. Ganz offensichtlich wollte bzw. konnte man klaren Glühlampen den Zugang zum Markt noch nicht ganz verwehren, da alternative Leuchtmittel mit gebündeltem Licht noch nicht für alle Standard-Anwendungen hinreichend ausgereift waren: Mit KLL ist dies praktisch unmöglich, und die LED war noch nicht so weit. Die Grenzwerte für mattierte Lampen dagegen sind so scharf, dass sie für keine Glühlampe mehr erfüllbar sind.

Am 1. September 2018 wurde obiger Faktor von 0,8 auf 0,6 gesetzt. Dadurch wurden die sehr laschen Werte für Klarglaslampen etwas angehoben; die ohnehin schon viel strengeren Grenzen für Mattglaslampen bleiben hiervon unberührt. Eine KLL ist dort grundsätzlich eine Mattglaslampe. Eine LED-Lampe ist eine Klarglaslampe, wenn die LED »deutlich sichtbar« ist. Prinzipiell besteht hier ein Schlupfloch, indem man einer LED ein mattes Glas verpassen könnte, damit nur noch die einer Glühlampe zugedachten Grenzwerte zum Tragen kämen; praktisch ist dies ohne Bedeutung, da für die LED auch die ihr 2009 zugedachten Grenzwerte keine echte Herausforderung darstellen.

Für LED-Lampen mit gerichtetem Licht errechnet sich in der Verordnung 1194/2012 die höchstzulässige Leistungsaufnahme P durch ein kompliziertes Verfahren aus dem Nutzlichtstrom Φuse der Lampe, der dem Gesamt-Lichtstrom innerhalb eines Raumwinkels von 90° entspricht, auf dem Umweg über einen Energie-Effizienz-Index EEI. Eigentlich müsste dieser »Ineffizienz-Index« heißen, da ein bestimmter Maximalwert (für LED- und Leuchtstofflampen 0,2 seit 2016) nicht überschritten werden darf. Letztlich ergibt sich damit als Mindest-Anforderung an die Lichtausbeute von LED-Leuchtmitteln:

P = 0,88√Φuse + 0,049Φuse, wenn Φuse < 1300 lm, und

P = 0,07341Φuse, wenn Φuse ≥; 1300 lm.

Bild 6.2: Mindest-Anforderung an die Lichtausbeute von Haushaltslampen mit gebündeltem Licht nach EU-Verordnung 1194/2012/EG
Bild 6.2: Mindest-Anforderung an die Lichtausbeute von Haushaltslampen mit gebündeltem Licht nach EU-Verordnung 1194/2012/EG

Lampen kleiner Leistung (unter 4 W) sind bemerkenswerter Weise von der Kennzeichnungspflicht ausgenommen. Man konnte anfangs argwöhnen, hier ein weiteres Schlupfloch gefunden zu haben, da sich insbesondere bei LED die Verteilung auf viele kleine Lichtpunkte eher anbietet als bei irgendeiner anderen Technik. Das sieht besser aus, blendet weniger und erleichtert die Wärme-Abfuhr. Somit ist eine nennenswerte Anzahl der LED-Lampen für Haushaltszwecke nicht kennzeichnungspflichtig. Das wäre bei solch kleinen Leistungen allerdings auch nicht besonders sinnvoll, und die Effizienz der kleinen Lampen überrundet diejenige der hierdurch zu ersetzenden Glühlampen auch ohne dies um ein Mehrfaches. Schon die Empfindlichkeit der sehr kleinen Bauteile gegen hohe Temperaturen zwingt Konstrukteure und Entwickler zur Begrenzung der Verlustwärme. Die Schnapsidee, ersatzweise einen Lüfter in die Lampe einzubauen, hat sich glücklicher Weise inzwischen totgelaufen.

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…und in Zukunft

Leider wurde in beiden Fällen noch nicht der Umstand berücksichtigt, dass sich die Quantität des LED-Lichts stets erhöhen lässt, indem man an der Qualität knausert. Die neuesten Bemühungen der EU gehen deshalb dahin, den Farbwiedergabe-Index derart in der Formel zur Berechnung der Anforderungen an die Effizienz einzubauen, dass eine bessere Farbwiedergabe eine deutlich niedrigere Lichtausbeute zulässt – die bei einer LED allemal noch hoch genug ist! Die Diskussion währt indes schon einige Jahre. Seit Juli 2018 steht nun endlich ein Vorschlag der EU-Kommission zur Diskussion, ab September 2021 die Leistungsaufnahme Pon eines Leuchtmittels auf den dann maximal zulässigen Wert

Bild 6.3: Entwurf für die geplante Regulierung der Effizienz von LED-Lampen mit Berücksichtigung des Farbwiedergabe-Index; hier für Ra&nbsp;=&nbsp;80 gerechnet
Bild 6.3: Entwurf für die geplante Regulierung der Effizienz von LED-Lampen mit Berücksichtigung des Farbwiedergabe-Index; hier für Ra = 80 gerechnet

zu begrenzen. Darin ist:

C ein Korrekturfaktor (siehe Tabelle 6.1),

η [lm/W] die Schwellen-Lichtausbeute,

F der Lichtausbeute-Faktor,

L [W] der Endverlust-Faktor,

R [lm/W] der Ra-Faktor,

Φuse der »Nutzlichtstrom« wie gehabt (s. o. Abschnitt 6.1)

mit:

F = 1 für nicht gerichtete Lichtquellen und

F = 0,85 für gerichtete Lichtquellen,

R = 0,65 für Ra ≤ 25 und

für Ra > 25.

 

 

Bild 6.4: Wie Bild 6.3, jedoch in linearer Darstellung
Bild 6.4: Wie Bild 6.3, jedoch in linearer Darstellung

Von »gleichem Recht für alle« und »die beste Technologie soll gewinnen«, wie ursprünglich beabsichtigt, kann hier allerdings leider keine Rede mehr sein. So werden für η und L je nach Leuchtmittel unterschiedliche Werte vorgegeben. Sie reichen von

η = 70,2 lm/W für KLL ohne integriertes Vorschaltgerät sowie für an VVG betriebenen T8-Lampen bis

η = 120 lm/W für »andere, hier nicht separat aufgeführte Lampen« – wozu (alle!) LED-Leuchtmittel zählen – bzw. von

L = 1,9 W für T5-Lampen bis

L = 50 W für Hochdruck-Natriumdampflampen.

Tabelle 6.1: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Leuchtstofflampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (wo vorhanden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)
Tabelle 6.1: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Leuchtstofflampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (wo vorhanden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)

So ergeben sich die Verläufe der geforderten Lichtausbeute bzw. der höchstzulässigen Leistungsaufnahme über dem Nutzlichtstrom Φuse für fokussierte und breit strahlende LED-Lampen mit internem oder externem Vorschaltgerät (Bild 6.3). Von einer Eingrenzung des Geltungsbereichs, wie etwa zuvor auf 60 lm bis 12 000 lm, ist bislang nicht die Rede. Man erkennt aber insbesondere in der linearen Darstellung (Bild 6.4), dass sich oberhalb von etwa 4000 lm (entsprechend einer Leuchtstofflampe von 58 W) ohnehin kaum noch eine Veränderung der Lichtausbeute ergibt. Die zulässige Leistungsaufnahme steigt hier praktisch linear mit dem Lichtstrom.

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Bild 6.5: Vergleich der geplanten Effizienz-Anforderungen an LED und an Leuchtstofflampen (die Anforderungen an T8-Lampen mit VVG sowie an KLL ohne eingebautes Betriebsgerät sind die gleichen)
Bild 6.5: Vergleich der geplanten Effizienz-Anforderungen an LED und an Leuchtstofflampen (die Anforderungen an T8-Lampen mit VVG sowie an KLL ohne eingebautes Betriebsgerät sind die gleichen)

In Tabelle 6.1 sind die zur Berechnung einzusetzenden Werte des Korrekturfaktors C aufgeführt. Das Ausmaß der Abhängigkeit vom Farbwiedergabe-Index Ra lässt sich an einer Auswahl der Rechenwerte (Tabelle 6.2) erkennen. Auch wird dort – ebenso wie an einer weiteren grafischen Darstellung (Bild 6.5) – offensichtlich, dass hier alles andere als LED-Förderung betrieben wird: Wenn z. B. der Nutzlichtstrom Φuse einer an einem induktiven Vorschaltgerät (VVG) betriebenen T8-Leuchtstofflampe oder einer KLL ohne eingebautes Betriebsgerät 1000 lm und der Farbwiedergabe-Index Ra = 80 beträgt, dann muss die Leistungsaufnahme der Lampe allein Ponmax ≤ 16,55 W sein. Die Lichtausbeute darf somit einen Wert von ηmin = 60,4 lm/W nicht unterschreiten. Der LED-Lampe werden aber nur 9,83 W zugestanden, also eine Lichtausbeute von mindestens 106,7 lm/W abgefordert. Kann sie diesen Wert nicht erreichen, so darf sie nicht eingesetzt werden. Zum Einsatz kommt dann eine Leuchtstofflampe, die – trotz deutlich schlechterer Werte – noch konform ist.

Tabelle 6.2: Einige ausgewählte Grenzwerte für die maximale Leistungsaufnahme und die minimale Lichtausbeute gemäß geplanter EU-Verordnung ab 2021
Tabelle 6.2: Einige ausgewählte Grenzwerte für die maximale Leistungsaufnahme und die minimale Lichtausbeute gemäß geplanter EU-Verordnung ab 2021

Der Wirkungsgrad ηcg eines externen Betriebsgeräts (»control gear«) für LED- und OLED-Lampen darf in Abhängigkeit von der Bemessungs-Ausgangsleistung Pcg den Wert

LED-Bild 6.6: Vorgesehene Mindest-Wirkungsgrade der Betriebsgeräte für Lampen
LED-Bild 6.6: Vorgesehene Mindest-Wirkungsgrade der Betriebsgeräte für Lampen

nicht überschreiten. Auch diese Grenzwerte werden für andere Lampensysteme anders festgelegt; es wird nicht nur mit zweierlei, sondern mit viererlei Maß gemessen (Bild 6.6). Angenehm fällt aber auf, dass bei Leuchtstofflampen nun nicht mehr zwischen elektronischen und »magnetischen« Vorschaltgeräten unterschieden wird. Unangenehm fällt auf, dass bestimmte Typen von Halogenglühlampen auch 2021 noch immer mit im Rennen sein werden!

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Und der Sieger ist dennoch: Die LED!

Der LED indes ist dies alles egal; schafft sie doch die Hürde auch heute schon, während die Grenzwerte – die sich bis dahin auch noch mehrmals ändern können – erst im September 2021 in Kraft treten sollen. Das ist für die LED eine Ewigkeit. Die preisliche Entwicklung, die sonstigen Vorteile und das gute Ansehen der LED tun ihr Übriges dazu. Das war nicht immer so:

Ein in 2012 durchgeführter Katalogdaten-Vergleich diverser Leuchtmittel der drei führenden Anbieter Osram, Philips und Megaman zeigte, dass die damaligen KLL im Mittel eine Lichtausbeute von 65 lm/W, die LED-Leuchtmittel jedoch nur 61 lm/W (Glühlampen traurige 18 lm/W) erreichten. Dabei wurden nicht die Lichtausbeuten der einzelnen Lampen gemittelt, sondern die Summe der Nenn-Lichtströme durch die Summe der Nenn-Leistungsaufnahmen geteilt, so dass die stärkste Lampe mit 100 W (6700 lm) auch 50 Mal so stark gewichtet wurde wie die schwächste Lampe mit 2 W (100 lm). Schließlich liefert die große Lampe auch über 50 Mal so viel Licht wie die kleine und leistet – so zu sagen – einen entsprechend größeren Beitrag zum Lichtmarkt.

Eine solche Durchsicht heute zu wiederholen gestaltet sich ein wenig mühsam. Eine »repräsentative« Auswahl von Leuchtstofflampen wird allmählich etwas schwierig aufzufinden. Eine entsprechende neue Liste (Tabelle 6.1) enthält also einige Modelle, die zwar im Internet noch angezeigt werden, aber ausverkauft sind oder gar nicht mehr hergestellt werden (Bild 9.2).

Da man den Glühlampen nicht die Teilnahme am Wettbewerb verboten hat, sondern lediglich die Messlatte entsprechend hoch gelegt wurde, so dass sie den Sprung nicht mehr schaffen, durften sie auch hier noch am Wettbewerb teilnehmen. Ja, man bekommt sie noch. Als Restposten, oftmals zu um 50% reduzierten Preisen, werden sie noch angeboten »wie sauer Bier« (Bild 9.1). Die Bilanz sieht denn auch entsprechend traurig aus (Tabelle 6.3). Bilanziert wurden hier – so weit möglich – wieder die gewichteten Mittel (hellrot): So trug z. B. die 2000-W-Lampe auch 40 000 lm zu der Summe von 81 722 lm bei und ist in dem Mittel von 18 lm/W entsprechend stärker vertreten als die 7-W-Lampe, die nur 42 lm beitrug. Die rotbraunen Werte dagegen stellen nur arithmetische Mittelwerte der betreffenden Spalten dar.

Tabelle 6.3: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Leuchtstofflampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (wo vorhanden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)
Tabelle 6.3: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Leuchtstofflampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (wo vorhanden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)

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Wenn man sich denn der Mühe unterzieht und den Versuch heute wiederholt, sind die Ergebnisse bei den Leuchtstofflampen noch fast die gleichen wie damals (Tabelle 6.1), doch zeigt sich, dass die LED (Tabelle 6.2) ganz erheblich aufgeholt haben! Im Gegensatz zu früher wurden auch die Preise und die Lebensdauern der Leuchtmittel mit aufgenommen. Nun erheben diese drei auf Angaben der Hersteller oder der Händler beruhenden Aufstellungen keinerlei wissenschaftlichen Anspruch auf Neutralität, Vergleichbarkeit, statistische Relevanz oder gar Vollständigkeit, sondern wollen vielmehr dem Leser einen Anreiz für gründlichere eigene Ermittlungen geben. Was immer auch unter »Lebensdauer« jeweils verstanden wurde, wurde hier nicht hinterfragt, und die gleichen Artikel werden natürlich an anderen Stellen zu völlig unterschiedlichen Preisen angeboten – mal mit, mal ohne Umsatzsteuer. Dennoch liefert die Zusammenstellung einen ganz groben Überblick, der zu folgenden Erkenntnissen führt:

  • 1000 lm Leuchtstofflampenlicht kosten um 6,20 €.
  • 1000 lm LED-Licht jedoch kosten heute nur noch um 5,70 €!
  • 1000 lm Glühlampenlicht kosten nur 0,70 €.
Tabelle 6.4: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für LED-Lampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (bemerkenswert: Bei den Bemessungsleistungen kleiner Lampen kommt es sogar auf die Kommastellen an!)
Tabelle 6.4: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für LED-Lampen mit Fassung E27 und eingebautem Betriebsgerät (bemerkenswert: Bei den Bemessungsleistungen kleiner Lampen kommt es sogar auf die Kommastellen an!)

Dies beinhaltet nur die Kaufpreise der Leuchtmittel. Interessant genug, dass die LED selbst in diesem Punkt, dem reinen Einkaufspreis, schon ihre Vorgängerinnen überrunden! Doch beziehen wir nun die Stromkosten (Haushaltstarif) und die Lebensdauer der Lampen in die Rechnung mit ein, dann sieht diese Rechnung so aus:

  • 1 Jahr lang 1000 lm Leuchtstofflampen-Dauerlicht kostet etwa 41 € Strom und 6 € Lampenverschleiß. Die Lampe ist danach nahezu aufgebraucht.
  • 1 Jahr lang 1000 lm LED-Dauerlicht kostet etwa 27 € Strom und nur 2 € Lampenverschleiß – denn die Lampe ist danach noch lange nicht aufgebraucht.
  • 1 Jahr lang 1000 lm Glühlampen-Dauerlicht kostet etwa 142 € Strom und 5 € Lampenverschleiß. Die Lampe muss während dieser Zeit 4 bis 8 Mal gewechselt werden.

Jeder weitere Kommentar erübrigt sich hier; die Zahlen sprechen für sich. Lediglich auf kommerzielle Anwendungen in Handel und Industrie soll noch eingegangen werden, wo Strom für z. B. 20 ct/kWh bzw. 10 ct/kWh statt, wie im privaten Haushalt, für 30 ct/kWh zu haben ist. Die Rechenwerte verschieben sich entsprechend, doch bleibt es dabei:

Der Energieverbrauch dominiert die gesamten Betriebskosten bei weitem. Deswegen hat die LED hier die Nase vorn. Fälle, in denen der Lampenwechsel mit erheblichem Aufwand verbunden ist, weisen in dieselbe Richtung, da »zufällig« die Lampen mit der höchsten Lichtausbeute auch die langlebigsten sind: Schon wieder die LED. Mit Bedacht wurde hier von »Leuchtstofflampen« gesprochen, da die traditionellen linearen Leuchtstofflampen hier einbezogen werden konnten. Die Bemessungsleistungen stehen ganz grob im gleichen Verhältnis zu Lebensdauer, Lichtstrom und Preis wie bei den »kompakten« Lampen.

Tabelle 6.5: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Glühlampen mit Fassung E27 (sofern zu finden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)
Tabelle 6.5: Stichprobe Januar 2018 aus dem Markt für Glühlampen mit Fassung E27 (sofern zu finden; Ausnahmen farblich gekennzeichnet)

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Integrierte Leuchten mit nicht austauschbaren LED-Modulen

Doch die LED spielt ihre gute Energie-Effizienz oftmals auch auf eine eher indirekte Art aus. So wurden leistungsstarke Scheinwerfer (»Fluter«) bis vor kurzem meist mit gefräßigen Halogenglühlampen bestückt. Im Außenbereich wurden diese Leuchten häufig über Bewegungsmelder gesteuert, wodurch sich die hohe Leistungsaufnahme nicht so tragisch auf die Stromrechnung auswirkte. Auch mangelte es an Alternativen: KLL erlauben praktisch gar nicht den Aufbau von »Flutern«, und bei Kälte lässt ihre Leistung stark nach. Entladungslampen brauchen mehrere Minuten, bis sie einen anständigen Lichtstrom aufbringen, und sind daher für diese Anwendungen völlig indiskutabel. Was also tun? LED einsetzen! Das LED-Modul lässt sich gleich mit dem gewünschten Ausstrahlungswinkel herstellen. Ob man den Reflektor (Bild 6.6) überhaupt bräuchte, darf bezweifelt werden. Vermutlich dient er eher der Aufnahme des üppig bemessenen Kühlkörpers (Bild 6.7) – der für die lange Lebensdauer der Elektronik, vor allem aber der LED unerlässlich ist. Schließlich muss auch eine solch effiziente Lampe immer noch über die Hälfte der 50 W Aufnahmeleistung als Wärme loswerden.

Bild 6.7: LED-Fluter für den Außenbereich; Werksangaben: 50&nbsp;W, 4000&nbsp;lm, Farbtemperatur 4800&nbsp;K&nbsp;…&nbsp;5500&nbsp;K, Ausstrahlungswinkel 120°, Lebensdauer 50&nbsp;000&nbsp;h, Spannungsbereich 100&nbsp;V&nbsp;…&nbsp;277&nbsp;V, 3 Jahre Garantie&nbsp;…
Bild 6.7: LED-Fluter für den Außenbereich; Werksangaben: 50 W, 4000 lm, Farbtemperatur 4800 K … 5500 K, Ausstrahlungswinkel 120°, Lebensdauer 50 000 h, Spannungsbereich 100 V … 277 V, 3 Jahre Garantie …
Bild 6.8: …&nbsp;hat also eine Lichtausbeute von 80&nbsp;lm/W (wie eine Leuchtstofflampe dieses Leistungsbereichs) und benötigt erhebliche Kühlrippen, um die angegebene Lebensdauer (die die einer Leuchtstofflampe deutlich überschreitet) zu erreichen
Bild 6.8: … hat also eine Lichtausbeute von 80 lm/W (wie eine Leuchtstofflampe dieses Leistungsbereichs) und benötigt erhebliche Kühlrippen, um die angegebene Lebensdauer (die die einer Leuchtstofflampe deutlich überschreitet) zu erreichen

Lampen mit externen Vorschaltgeräten

Bei LED-Lampen mit externem Netzteil muss die an der Lampe gemessene Leistungsaufnahme Pmax um 10% niedriger liegen als an einer LED-Lampe mit integriertem Betriebsgerät, dessen Verluste hierbei zwangsläufig mitgemessen werden. Zumindest, wenn der Lichtschalter zwischen der Leuchte und dem Netzgerät angeordnet ist, ist dies gefordert (in Zukunft sollen die Wirkungsgrade externer Betriebsgeräte separat gemessen und von deren Nennleistung abhängig gemacht werden – Bild 44). Dies hat seinen Sinn und Grund insbesondere dann, wenn die Beleuchtung dimmbar ausgeführt ist. Die LED allein lässt sich nämlich tendenziell unter Beibehaltung der ihr eigenen hohen Lichtausbeute theoretisch beliebig weit dimmen. Praktisch erreicht sie auch weit unter 1% der Bemessungsleistung größenordnungsmäßig noch die gleiche Lichtausbeute wie im Nennbetrieb, wie durch Messung an einem LED-Paneel gezeigt werden konnte (Bild 6.9). Dort wurden die relativen Werte von Spannung, (elektrischem) Strom, Lichtstrom, Lichtausbeute und zur Information auch des differentiellen Widerstands (LED-Charakteristik) aufgezeichnet: Offensichtlich befinden sich in diesem Leuchtmittel wirklich nur die LED und keinerlei Steuerelektronik oder Vorwiderstände – was eigentlich auch der Sinn eines eigens zu dieser Leuchte gelieferten Betriebsgeräts sein sollte.

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Effiziente Dimmung

Bild 6.9: Messung an einem LED-Paneel hinter dem externen Betriebsgerät
Bild 6.9: Messung an einem LED-Paneel hinter dem externen Betriebsgerät

Dieses ist an sich als »nicht dimmbar« ausgewiesen, doch im Betrieb an einer alternativen Gleichstromquelle (wörtlich genommen: Labor-Netzgerät mit stabilisiertem Strom) lässt sich feststellen, dass sich an einem geeigneten Gerät die Leuchte selbst ganz ausgezeichnet dimmen ließe (Bild 6.7).

Bild 6.10: LED-Paneel – laut Hersteller nicht dimmbar, aber bei Speisung mit 1&nbsp;mA statt mit 1&nbsp;A immer noch sichtbar leuchtend!
Bild 6.10: LED-Paneel – laut Hersteller nicht dimmbar, aber bei Speisung mit 1 mA statt mit 1 A immer noch sichtbar leuchtend!

Hätte man die Lösung zur Dämpfung der Lichtleistung mittels Vorwiderstand, wie z. B. bei den Heiligen Drei Königen (Bild 3.13, Bild 3.14) praktiziert, auf Halogenglühlampen angewendet, dann wäre schon ein leistungsfähiger Widerstand erforderlich geworden. »Leistungsfähig« bezeichnet hier wiederum die Fähigkeit, recht viel wertvolle, teure elektrische Leistung in Wärme zu »verbraten«. Erschwerend kommt hinzu, dass der Widerstand der Glühlampe bei Teillast wegen der niedrigeren Temperatur fällt, so dass der über den Spannungsfall im Widerstand »verheizte« Anteil gegenüber der Halogenlampe überproportional steigt. Bei der LED ist auf Grund ihrer Charakteristik (Bild 5.2, Bild 6.8) die Wirkung gerade umgekehrt: Der Spannungsfall an der Lampe wird auch bei einem Bruchteil des Stroms nur unwesentlich kleiner; entsprechend wenig Spannung fällt am Widerstand ab. Zudem ist auch der Nennstrom der LED schon sehr viel kleiner als der einer entsprechenden Glühlampe.

So war auch der ausgebaute Kellerraum (Bild 4.1) zum Teil über einen gewöhnlichen Phasenanschnitt-Dimmer dimmbar ausgeführt. Die Speisung der Lampen erfolgte über drei konventionelle Halogenlampen-Transformatoren, die – korrekter Weise – hinter dem Dimmer angeordnet waren. Somit fiel und fällt keinerlei Leerlauf- oder Bereitschafts-Verbrauch bei ausgeschaltetem Licht an. Dies alles konnte belassen werden wie es war; die dimmbaren LED-Strahler 12 V 7 W funktionierten einwandfrei. Optimal wäre es gewesen, hätte es sich um Ringkern-Transformatoren gehandelt, doch reduziert sich auch der ansonsten erhebliche Eisenverlust in den geschichteten Kernen beim Dimmen beträchtlich und wird somit zu absolutem »Kleinkram« im Vergleich zu der – insbesondere im gedimmten Betrieb – bereits erreichten Einsparung.