Lichtstrom (lm)

Der Lichtstrom (englisch: luminous flux) definiert die Lichtleistung einer Lichtquelle. Er beschreibt die gesamte vom menschlichen Auge wahrgenommene Lichtmenge, die eine Lampe zu allen Seiten hin ausstrahlt. Angegeben wird der Lichtstrom in der Maßeinheit Lumen (lm). Als Maß für die Leuchtkraft gibt er Aufschluss darüber, wie hell eine Lichtquelle ist: Umso höher der Lumen-Wert, desto heller die Lampe und das Licht. Hierbei ist zu beachten, dass der Lichtstrom nur die Gesamthelligkeit einer Lampe beschreibt. Zur Beurteilung der tatsächlichen Helligkeitswahrnehmung spielen auch Aspekte wie Abstrahlwinkel und die Farben der Einrichtung eine Rolle, nicht zu vergessen das subjektive Helligkeitsempfinden.

Während es früher genügte, die Wattzahl verschiedener Leuchtmittel miteinander zu vergleichen, um Auskünfte über deren Helligkeit zu erhalten, wird heute der Lumen-Wert zum Vergleich herangezogen. Dies liegt daran, dass moderne Leuchtmittel energieeffizienter sind als klassische Glühlampen und bei geringerem Verbrauch einen höheren Lichtstrom – und damit mehr Helligkeit – erzeugen. Die Wattage allein ist damit kein aussagekräftiger Faktor mehr, möchte man die Leuchtkraft einer Lampe adäquat beurteilen. Zum Vergleich: Glühlampen mit einer Leistung von 60 W erreichen ca. 730 lm, 100-W-Glühlampen etwa 1.380 lm. Stabförmige Leuchtstofflampen mit einer Leistung von nur 36 W produzieren demgegenüber satte 3.350 lm, LED-Fadenlampen mit einer Nennleistung von 2 bis 8 W einen vergleichsweise hohen Lichtstrom von 230 bis 806 lm. Eine wichtige Rolle spielt in diesem Zusammenhang die Lichtausbeute von Leuchtmitteln. Sie wird in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben und beschreibt, wie viel Lichtstrom aus einem Watt elektrischer Energie gewonnen wird. Die Lichtausbeute erlaubt es damit, die Effektivität verschiedener Leuchtmittel zu beurteilen. Während herkömmliche Glühlampen einen Großteil der zugeführten Energie in Wärme umwandeln und lediglich 12 lm/W erzeugen, bringen es aktuelle LED-Module je nach Typ auf ca. 80 bis 150 lm/W. Sie sind damit deutlich effizienter als traditionelle Lichtquellen.

Wie viel Lumen hat eine klassische Glühlampe?

Möchte man eine Glühlampe durch eine LED-Retrofit ersetzen, muss sich also am Lichtstrom, nicht an der elektrischen Leistung orientiert werden. Eine Vorstellung davon, wie viel Helligkeit früher gebräuchliche Leuchtmittel erzeugten, vermittelt die nachfolgende Vergleichstabelle. Ihr können Sie entnehmen, wie viel Lumen eine tradionelle Glühlampe in Entsprechung zu ihrer Wattzahl produziert und für welchen Beleuchtungszweck sich die Lichtquelle eignet.

Lumen ist nicht gleich Lumen

Mit dem Lumen-Wert allein ist es bei der Beurteilung von Leuchtmitteln nicht getan. Möchte man die tatsächliche Helligkeit von LEDs und Retrofits bewerten, gilt es weitere Faktoren in den Blick zu nehmen. Denn der Lichtstrom an sich gibt keine Hinweise darauf, wie viel Licht auf eine bestimmte Fläche trifft und wie sich das Licht eines Leuchtmittels im Raum verteilt. Ersteres wird durch die Beleuchtungsstärke und deren Einheit Lux (lx) angezeigt, Letzteres durch die Einheit der Lichtstärke, Candela (cd). Da LED-Lampen das Licht aufgrund ihrer Bauweise stärker bündeln, sind sie weniger rundumstrahlend als Glühlampen oder Halogenstiftlampen. Neben dem Lumen-Wert gilt es bei der Bewertung der Helligkeit von LED-Lampen deshalb auch den Abstrahlwinkel zu beachten. LED-Spots, die ihr Licht gebündelt in eine Richtung abgeben, sind bei gleichem Lumen-Wert heller als eine LED-Lampe, deren Licht in einem größeren Abstrahlwinkel diffundiert. Zur zweiten Kategorie gehören etwa sogenannte LED Filamentlampen . In ihrer Bauweise ähneln sie den traditionellen Formen von Kugel-, Globe- und Tropfenlampen, wobei die Filamente, die LED-Leuchtfäden im Inneren, in der Art angeordnet sind, dass das Licht möglichst rundum abgegeben wird. Der Abstrahlcharakteristik klassischer Glühlampen kommen diese Lampen damit am nächsten.

Auch die Lichtfarbe der LEDs spielt eine wichtige Rolle. Denn eine weiß strahlende LED hat einen anderen Output an Helligkeit als die gleiche LED mit warmweißer Lichtfarbe. Um Lichttöne wie Warmweiß zu erzeugen, wird häufig die Methode der Photolumineszenz genutzt: Hier wird oberhalb einer blauen LED eine dünne Phosphorschicht aufgetragen, die – durch das Licht der LED zum Leuchten angeregt – ihrerseits ein gelbliches Licht abgibt. Die Lumineszenzschicht wirkt jedoch wie eine Sonnenbrille: Sie dämpft das Licht und damit den Lichtstrom. Bei Leuchten mit Weißtonmodulation tritt dieser Effekt noch stärker zutage. Die unterschiedlichen Lichtfarben werden hier durch das Mischen verschiedenfarbiger LEDs erzielt. Leuchten alle LEDs mit voller Kraft, ist der maximale Lichtstrom der Leuchte erreicht. Dies entspricht meist dem mittleren Farbton. Soll nun eine warmweiße oder kalte Lichtfarbe erzeugt werden, werden die jeweiligen Lichtquellen, also die warm oder kalt leuchtenden LEDs, in ihrer Lichtstärke reduziert. Dies kommt einem Dimmen der Lichtquellen gleich; das Ergebnis ist die Verringerung des Lichtstroms der gesamten Leuchte.

Ebenfalls nicht vergessen werden darf die Tatsache, dass die Messung des Lichtstroms unter Laborbedingungen erfolgt. Hier wird er mit speziellen Messgeräten gemessen und anschließend rechnerisch ermittelt. Untersucht wird hierbei nicht selten der LED-Chip als solcher, losgelöst von der kompletten Leuchte oder Retrofit. Die seitens eines Herstellers gemachten Lichtstromangaben in den Datenblättern stimmen daher nicht zwingend mit der Lichtleistung überein, wie sie in realen Bedingungen, d.h. im praktischen Betrieb, zum Tragen kommt. Sie sind als Brutto-Werte zu verstehen und lassen Faktoren außer Acht, die den Netto-Wert, also den tatsächlichen Lichtstrom einer Leuchte, beeinträchtigen können. Hierzu zählen etwa Eigenarten des Leuchtendesigns wie Formensprache, Werkstoffe und Gläser, aber auch Betriebsgeräte, Optiken und Umgebungstemperatur. All diese Aspekte können den Lichtstrom reduzieren. Bei der professionellen Lichtplanung wird sich daher weniger am Lichtstrom der Lampe, als vielmehr am Lumen-Wert der Leuchte orientiert.