Die Effizienz von Lampen ist in den letzten Jahren durch den Einsatz von weißen LEDs im Bereich der Architekturbeleuchtung deutlich gestiegen. Der Handel behauptet, dass wir einen gigantischen Sprung in der Lichtausbeute erwarten können. Solche Behauptungen sind nicht ernst zu nehmen. Wovon hängt die Lichtausbeute ab und wie effizient kann eine weiße LED tatsächlich sein?
Die Hersteller haben sich in den letzten Jahren einen Wettbewerb über die Lichtausbeute ihrer LED-Produkte geliefert. Es wurde jedoch nicht darauf geachtet, sich auf eine einheitliche Definition von „Lichtausbeute“ und „Betriebsbedingungen“ zu einigen. Oft finden sich Interpretationen, die für den Planer oder Gestalter nicht nachvollziehbar sind.
DIAL hat die theoretische maximale Lichtausbeute verschiedener Spektren mathematisch ermittelt.
Theoretische maximale Lichtausbeute weißer LEDs
In der Netzhaut des menschlichen Auges gibt es etwa 7 Millionen Rezeptoren: Rot-, Grün- und Blaurezeptoren. Diese nehmen Farben wahr und werden Zapfen genannt. Die meisten von ihnen (ca. 60%) sind jedoch Grünrezeptoren. Deshalb nimmt der Mensch die Lichtfarbe Grün als viel heller wahr als Rot und Blau, obwohl die physikalische Strahlungsleistung die gleiche ist.
Für das an Helligkeit angepasste menschliche Auge liegt das Maximum der relativen spektralen Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von 555 nm. Die höchste Helligkeitswahrnehmung des menschlichen Auges wird mit grünem Licht der Wellenlänge 555 nm erzeugt. Die größte Lichtausbeute, die theoretisch bei 555 nm erreicht werden kann, beträgt insgesamt 683 lm/W. Der Experte spricht in diesem Zusammenhang vom „photometrischen Strahlungsäquivalent Km“. In der Praxis wird dieser Wert jedoch nicht erreicht, da dies bedeuten würde, dass 1 W physikalische Strahlungsleistung verlustfrei in sichtbares Licht umgewandelt werden kann.
Natürlich ist monochromatisches grünes Licht für die meisten Beleuchtungszwecke nicht geeignet, selbst wenn es das effizienteste wäre. Der Planer setzt gerne weißes Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen und optimaler Farbwiedergabequalität ein. Doch ein einfaches „Auffüllen“ der Spektralverteilung mit weiteren Wellenlängen im sichtbaren Bereich (380-780 nm) führt zu einem Absinken der theoretischen maximalen Lichtausbeute.
Folglich gibt es keinen einheitlichen Zahlenwert für die maximale Lichtausbeute von weißen LEDs. Die maximale Lichtausbeute hängt von der spektralen Verteilung ab.
Die Abhängigkeit der Lichtausbeute vom Spektrum
Die folgende Tabelle zeigt die theoretische maximale Lichtausbeute verschiedener Spektren, wie sie von DIAL mathematisch ermittelt wurde: