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Lichtquelle
Eine Lichtquelle ist der Ort, von dem Licht ausgeht. Lichtquellen lassen sich nach der Natur erzeugter Strahlung einteilen, nach dem Strahlengang ordnen und nach physikalischen Kennzeichen wie der Quantenenergie oder der Wellenlängenverteilung differenzieren. Weiterhin unterscheidet man sie nach ihrer räumlichen Ausdehnung als Punktlichtquellen oder diffuse Lichtquellen sowie nach ihrer jeweiligen Abstrahlcharakteristik als rundumstrahlend oder gerichtet strahlend.
Physikalisch gesehen unterscheiden sich natürliche Lichtquellen (wie Sonne, Glühwürmchen, Polarlicht oder Blitz) und vom Menschen geschaffene künstliche Lichtquellen (wie Öllampen, Leuchtmittel, Laser, Bildröhren, Leuchtdioden) wohl in den Prozessbedingungen der Lichterzeugung, doch nicht nach der Physik der erzeugten Strahlung.
Eine aktive Lichtquelle, auch Lichtquelle 1. Ordnung oder selbstleuchtende Lichtquelle, ist eine Quelle, die selbst Licht erzeugt. Zu diesen Selbstleuchtern gehören die Sonne, Sterne, Glühwürmchen, Feuer oder Lampen. Als passive Lichtquellen, auch Lichtquellen 2. oder höherer Ordnung, bezeichnet man alle Körper, die nicht selbst leuchten und erst bei Beleuchtung durch andere Lichtquellen Licht aussenden und damit sichtbar werden, beispielsweise der Mond, Rückstrahler wie Katzenaugen oder andere Körper, die Licht reflektieren.
Thermische Strahler
Thermische Strahler liefern eine kontinuierliche Strahlung, mit steigender Temperatur verschiebt sich das Strahlungs-Maximum vom infraroten über rotes, hin zu blauem und ultraviolettem Licht (siehe Plancksches Strahlungsgesetz). Je heißer ein Strahler ist, desto blauer erscheint er.
Unterteilung nach Wärmequelle:
- Elektroenergie: Glühlampe, auch die Nernstlampe, das Plasma der Kohlenbogenlampe
- chemische Energie (Verbrennung): Öllampe, Petroleumlampe, darunter auch die Starklichtlampe, Gaslaterne, Feuer, Kerze, Fackel: Flammen leuchten durch glühenden, dispersen Kohlenstoff oder das Licht entsteht durch einen Glühstrumpf
- kernphysikalische Energie: Sonne, Thermophotovoltaischer Wandler (Radionuklidbatterie)
Nichtthermische Strahler
Moleküle und Atome können durch Zufuhr von Energie in einen angeregten Zustand versetzt werden. Fallen sie zurück in den Grundzustand (Rekombination), geben sie ihre Energie teilweise als Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich ab. Der optische Anteil der so entstehenden Strahlung heißt Lumineszenz. Siehe auch: Linienspektrum.
Die zugeführte Energie (Anregung) einer Lichtquelle erfolgt zum Beispiel durch
- chemische Reaktion, wie bei Glühwürmchen oder dem Leuchtstab
- elektrischer Strom mittels Gasentladung oder Elektrolumineszenz, wie bei Leuchtdioden, Gasentladungslampen, EL-Folien
- Elektronenbeschuss, auch Betastrahlung aus einem fluoreszierenden Leuchtstoff, wie bei Bildröhren, Fluoreszenzanzeigen, auch durch Kathodolumineszenz, Tritiumlicht
- Licht/Ultraviolett (kürzere Wellenlänge): Wandlung durch Fluoreszenz (Leuchtstoff) in sichtbares Licht, so in Leuchtstoffröhren und weißen Leuchtdioden.
Gasentladungen in verdünnten Gasen zeigen sehr scharfe Spektrallinien. Bei Gasen unter Druck (Hochdruck-Metalldampflampen) verbreitern sich die Linien.
Fluoreszenz tritt nur während der Anregung auf, Phosphoreszenz dagegen auch, nachdem die äußere Anregung bereits erloschen ist. Beides sind Formen der Lumineszenz. Die Phosphoreszenz (Nachleuchten nach dem Beleuchten) wird bei Sicherheitsschildern, Zifferblättern oder als Dekoration verwendet.
Erzeugung sichtbaren Lichtes durch Röntgenstrahlung (Leuchtschirme älterer Geräte), durch Gammastrahlung (radioaktive Leuchtfarbe) sowie die Synchrotronstrahlung und die Tscherenkowstrahlung haben dagegen keine Bedeutung als künstliche Lichtquellen.
Laser werden durch elektrischen Strom, Strahlung kürzerer Wellenlängen oder chemische Energie angeregt, sie werden jedoch nur selten als Lichtquelle verwendet. Beispiele sind Infrarot-Zielbeleuchtung, Blendlaser oder rote Laserpointer.
Das Licht grüner Laserpointer wird durch Frequenzverdopplung aus einem infraroten Laserstrahl erzeugt.
Beispiele
| Lichtquelle |
Leistungsaufnahme | Lichtausbeute | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Grundtyp | Detailtyp | Watt | lm/W (minimal) | lm/W (typisch) | lm/W (maximal) | lm absolut (typisch) |
| Flamme (an Docht) | Kerze | ca. 50 (Wärmeleistung) | 0,1 | ca. 5 | ||
| Öllampe | 0,2 | |||||
| Petroleumlampe mit 25 mm Flachdocht | ||||||
| Flamme (Flüssigbrennstoff-Vergaser) + Glühstrumpf | Starklichtlampe | bis 1000 (Wärmeleistung) | 5,0 | bis 5000 | ||
| Gasflamme + Glühstrumpf | CampinGaz-Lampe mit Butan/Propan | 200 | ||||
| Karbidlampe | Acetylenflamme aus Doppelkeramikdüse für 14 L/h | 200 | ||||
| Bogenlampe | Kohle (ungefüllt) 55 V Wechselstrom - Platzbeleuchtung | 300 | ||||
| Bogenlampe | Kohle (gefüllt) 55 V Gleichstrom - Filmprojektion | 1000? | ||||
| Glühlampe | Glühlampe 230 V | 5 | 5,0 | 25 | ||
| Glühlampe 230 V | 25 | 8 | 200 | |||
| Glühlampe 230 V | 40 | 10 | 10 | 10,3 | 400 | |
| Glühlampe 230V | 60 | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 720 | |
| Glühlampe 230 V | 75 | 12,4 | 937,5 | |||
| Glühlampe 230 V | 100 | 13,8 | 14,5 | 15,0 | 1450 | |
| Halogenglühlampe | Halogen 230 V GU10 | 50 | 12 | 600 | ||
| Halogen 230 V | 100 | 16,7 | 1670 | |||
| Halogen 230 V | 250 | 16,8 | 4200 | |||
| Halogen 230 V | 500 | 19,8 | 9900 | |||
| Halogen 230 V | 1000 | 24,2 | 24200 | |||
| Halogen 12 V (KFZ, real 13,8 V) | 55 | 27,0 | 27,5 | 28,0 | 1512,5 | |
| Gasentladung + Leuchtstoff | Kompaktleuchtstofflampe | 11 | 31,5 | 49,1 | 63,6 | 540,1 |
| Kompaktleuchtstofflampe | 15 | 31,5 | 56,5 | 63,3 | 847,5 | |
| Kompaktleuchtstofflampe | 20 | 30 | 57,5 | 67,5 | 1150 | |
| Kompaktleuchtstofflampe | 23 | 55 | 60 | 60 | 1380 | |
| Kompaktleuchtstofflampe | 70 | 75 | 5250 | |||
| Leuchtröhre, auch als Kaltkathode oder CCFL bezeichnet | 11 | 50 | 55 | 60 | 605 | |
| Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel) | 36 | 60 | 75 | 90 | 2700 | |
| Leuchtstofflampe inkl. konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel) | 55 | 40 | 50 | 59 | 2750 | |
| Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) | 36 | 80 | 95 | 110 | 3420 | |
| Leuchtstofflampe inkl. elektronischem Vorschaltgerät (EVG) | 50 | 58 | 68 | 96[1] | 3400 | |
| Induktionslampe (Elektrodenlose Leuchtstoffröhre mit induktiver Speisung) |
80 | |||||
| Gasentladung | Xenon-Höchstdruck-Gasentladungslampen in Videoprojektoren | 100 bis 300 | 10,0 | 22,5 | 35,0 | 2250 bis 6750 |
| Xenon-Gasentladungslampe (Höchstdrucklampen in Kinoprojektoren) | mehrere Kilowatt | 47 | ||||
| Halogenmetalldampflampe[2] | 35 bis 1000 | 70 | 94 | 106 | 3290 bis 94000 | |
| Quecksilberdampflampe Hochdrucklampe (HID) | 50 | 55 | 60 | |||
| Glimmentladung ohne Leuchtstoff | 8 | |||||
| Xenon-Bogenlampe | 30 | 50 | 150 | |||
| Quecksilber-Xenon-Bogenlampe (KFZ-Frontscheinwerfer) | 35 | 50-80 | 52-93 | 106[3] | ||
| Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (HQL), teilweise mit Leuchtstoff | 50 | 36 | ||||
| Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, teilweise mit Leuchtstoff | 400 | 60 | ||||
| Halogenmetalldampflampe (HCI, HQI) | 250 | 93 | 100 | 104 | ||
| Natriumdampf-Hochdrucklampe | ab 50 | 150 | ||||
| Natriumdampf-Niederdrucklampe | ca. 80 | 150 | 175 | 200 | ||
| Schwefellampe | 1400 | 95 | ||||
| Gasentladungsröhre | Natriumdampf-Hochdrucklampe | 35 bis 1000 | 120 | 140 | 150 | |
| EL-Folie | Elektrolumineszenz-Folie | 1,2 | 5,0 | 9,0 | ||
| Leuchtdiode | blau | 0,05 bis 1 | 1,0 | 8,5 | 16,0 | |
| rot | 0,05 bis 1 | 5,0 | 47,5 | 90 | ||
| weiß | bis 5 | 65 | 140 | |||
| weiß, Entwicklungsziel der EU | 0,05 bis 1 | 200,0 | ||||
| Leuchtdiode + Leuchtstoff | LED-Chip weiß (blau + Leuchtstoff)[4][5] | 0,05 bis 70 | 1,0 | 50,5 | 231 | |
| LED-Chip warmweiß (blau + Leuchtstoff)[6] | 0,05 bis 50 | 1,0 | 50,5 | 231 | ||
| LED-Lampe 230V weiß (4000 K; blau + Leuchtstoff)[7] | 1 bis 20 | 20 | 55 | 97,14 | ||
| LED-Lampe 230V warmweiß (2700 K; blau + Leuchtstoff)[8] | 1 bis 20 | 20 | 55 | 83,92 | ||
| LED-Lampe 230V warmweiß (2700 K; blau + Filter)[9][10][11][12] | 7 bis 12 | 58,75 | 64,35 | 94 | ||
| LED-Lampe 230V warmweiß (2700 K; weiß + rot)[13][14] | 6 bis 12 | 60 | 68 | 76 | ||
| theoretische Lichtausbeute | thermischer Strahler, 6600 K[15] | 95 | ||||
| weiß (5800 K), 400–700 nm[16] | 251 | |||||
| grün, 550 nm | 683 | |||||
Neben der Lichtausbeute ist auch bei vielen weißen Strahlern der Farbwiedergabeindex von Bedeutung.
Einzelnachweise
- ↑ Osram "LUMILUX® T5 High Efficiency" mit 3650 Lumen bei 35 Watt, das sind 96 Lumen je Watt. Die Lebensdauer beträgt 24.000 Stunden.
- ↑ Technische Information - Osram Halogen-Metalldampflampe HMI 18000W/XS. (PDF; 201 kB) Elektor-Verlag, 1. November 2004, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ angeblich bei 50 W erreicht. Nucor GbR, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ Neuer LED-Rekord: Cree erzielt 231 Lumen pro Watt. Elektor-Verlag, 17. Mai 2011, abgerufen am 20. Juni 2011.
- ↑ LED Spot Outdoor Objektstrahler 140W cw. Synergy21, 11. August 2011, abgerufen am 27. Januar 2012.
- ↑ LED Spot Outdoor Baustrahler 50W ww. Synergy 21, 8. Dezember 2011, abgerufen am 27. Juni 2011.
- ↑ Messprotokoll Nr. 1232: Toshiba E-Core LED Birne E27 8.5W kaltweiß. (PDF; 206 kB) Lumitronix, 21. Oktober 2010, abgerufen am 28. Juni 2012.
- ↑ Messprotokoll Nr. 1234: Toshiba E-Core LED Birne E27 8.5W warmweiß. (PDF; 206 kB) Lumitronix, 21. Oktober 2010, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ Philips LED 60W 806lm Retrofit with Remote Phosphor. Museum of Electric Lamp Technology, 24. Dezember 2010, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ Philips Master LEDbulb 'Glow' 7W. Museum of Electric Lamp Technology, 24. Dezember 2010, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ MASTER_LED_Designer_Bulb.pdf. Philips, 24. Dezember 2010, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ L-Prize Bulb partial teardown. Doug Leeper, 6. Mai 2012, abgerufen am 29. Juni 2012.
- ↑ Neuer LED-Rekord: Neue Technik – neues Licht - Leuchtmittel. i-Magazin, 17. Juni 2011, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ LED-Konzept 'Brilliant-Mix' sorgt für warmweißes Wohlfühllicht. Siemens, 11. Mai 2011, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ The Great Internet Light Bulb Book, Part I. Donald L. Klipstein (Jr), 18. Juni 2011, abgerufen am 6. Januar 2012.
- ↑ Tom Murphy: Maximum Efficiency of White Light. 31. Juli 2011, abgerufen am 29. Juni 2012.
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