LED-Lampen und das „Winkel-Dilemma“

by Wolfgang Messer | 12.2.2013 17:58

Bei LED-Spots wird er fast immer angegeben, bei „rundstrahlenden“ LED-Lampen nur selten: Der Abstrahlwinkel. Dieser Grad-Wert soll den Kunden verraten, wie eng oder breit die Lichtkeule einer Lampe ist. Aber wie aussagekräftig ist diese Zahl tatsächlich?

LEDON-Sunset-Winkel neu
Das nachträglich kontrastverstärkte Leuchtbild einer LEDON-„Sunset Dimming“-Lampe[1]. Sie ist offensichtlich kein perfekter 360-Grad-Rundstrahler, weil nach oben weniger Licht abgestrahlt wird als nach unten und seitlich. Aber welche Abstrahlwinkel-Angabe käme der Wahrheit am nächsten? (Foto: W. Messer)

Diesen Monat entwickelte sich anlässlich der Vorstellung der neuen 12-Watt-LEDON-A65-Lampe[2] via Twitter und in einigen E-Mails eine spannende Diskussion: Sollten Hersteller und Händler auch bei LED-„Rundstrahlern“ zwingend den Abstrahlwinkel[3] publizieren? Die Marketingabteilung des österreichischen „Retrofit“-Spezialisten LEDON[4] erklärte dazu:

Abstrahlwinkel ist ein technischer Begriff, der nur für Reflektorlampen relevant ist. Für Nicht-Reflektorlampen ist er schwierig anzuwenden. Die Angabe führt meist zu Missinterpretationen, da der Abstrahlwinkel keine genaue Beschreibung über die Lichtverteilungskurve gibt. Die Grafik gibt hier einen besseren Überblick über die Lichtverteilung.

Solche Grafiken sind tatsächlich in den frei zugänglichen LEDON-Datenblättern zu finden. Im Fall der mir zum Zeitpunkt dieses Beitrags noch nicht vorliegenden 806-Lumen-Lampe (pdf-Download[5]) sieht sie so aus:

LEDON-A65-Grafik

Ein LED-Leuchtmittel-Händler merkte dazu bei Twitter an:

Die Grafik kann längst nicht jeder Kunde lesen. Ich sehe die Notwendigkeit in der Angabe des Winkels nach wie vor gegeben – zumindest als Wert für den ersten Vergleich zweier Leuchtmittel unentbehrlich. Für die Beurteilung der Helligkeit auf der zu beleuchtenden Fläche ist der Abstrahlwinkel ein wichtiger Parameter für den Kunden. Wer’s genauer wissen will: Diagramm.

Diese Einschätzung ist nicht völlig aus der Luft gegriffen, oder würden Sie aus der Grafik oben schlau? Bestrahlt diese Lampe tatsächlich nur knapp 145 Grad? Oder sind’s mehr? Die Hersteller müssen – auch nach EU-Vorgabe[6] – zumindest bei Lampen mit Richtwirkung zwingend den Abstrahlwinkel nennen, außerdem neben dem Lichtstrom in Lumen[7] auch die Lichtstärke in Candela[8]. Osram geht noch einen Schritt weiter und integriert den Grad-Wert sogar in die Typenbezeichnungen seiner rundstrahlenden „Parathom Classic A .. 320° Advanced“-LED-Lampen[9].

Fastvoice-Eigenwerbung neu[10]

Osram-Symbolbild LichtverteilungVielleicht genügt ein Symbolbild

Konsistent wird dieses Prinzip jedoch auch dort nicht durchgehalten: Bei anderen Osram-Modellen[11] findet sich der Abstrahlwinkel nicht mal in den technischen Daten. Stattdessen gibt’s im englischsprachigen Datenblatt eine stilisierte Grafik (Bild rechts zu den „Parathom CL A40/60/75“-Modellen, pdf-Download[12]).

Sie soll verdeutlichen, dass rund 80 Prozent des Lichtstroms („Luminous Flux“) nach oben und seitlich, aber nur 20 Prozent nach unten abgestrahlt werden. Das liefert der Kundschaft zumindest schon mal eine ungefähre Vorstellung, welche Ausleuchtung sie von der Lampe erwarten darf.

Halbwerts- und Feldwinkel

Streng genommen müsste der Abstrahlwinkel dieser Lampe mit ca. 180 Grad angegeben werden. Definiert ist er nämlich als jener Bereich, in dem mindestens die Hälfte der maximalen Lichtstärke abgegeben wird – deshalb heißt er im EU-Regelwerk[13] und unter Technikern auch „Halbwertswinkel“ (engl. „Half-peak beam angle“). Das bedeutet also nicht, dass es außerhalb dieses Winkels zappenduster bleibt.

Stattdessen dürfen Sie davon ausgehen, dass ein Teil des Lichts auch weit außerhalb von 180 Grad verteilt wird. Das gilt prinzipiell sogar für LED-Spots mit starker Richtwirkung. Die aus Wisconsin stammende LEDON-Produktmanagerin Shannon Balthazor zeichnete mir anlässlich eines längeren Telefonats zu diesem Thema eine hübsche Grafik, die ich nachträglich mit einem von mir fotografierten LEDON-LED-Spot[14] „aufgehübscht“ habe:

Abstrahlwinkel-Grafik

Die Candela-Werte und Lichtkeulen dienen hier nur zur Verdeutlichung und haben nichts mit den realen Daten des Spots zu tun. Die maximale Lichtstärke nehmen wir einfach mal mit 2000 cd an – sie wird nur an einem kleinen Punkt erreicht. Alle Raumwinkelteile drum herum, in die mindestens 1000 cd abgestrahlt werden, zählen zum offiziellen Abstrahlwinkel (im Symbolbild dürften das etwa 25 Grad sein).

Daneben gibt es aber auch einen „One Tenth-peak beam angle“ oder „Field Angle“ (Feldwinkel). Hier wird alles ‚runter bis zu einem Zehntel der maximalen Lichtstärke berücksichtigt – also im Symbolbild 200 cd. Dieser Winkel ist hier mit rund 50 Grad doppelt so groß dargestellt, kann aber in der Realität auch jeden anderen Wert erreichen. Zusätzlich könnte man noch einen „Cut-off“-Winkel angeben, außerhalb dessen es komplett dunkel bleibt.

Übrigens: Nach Auskunft des LEDON-Marketings hat die neue „rundstrahlende“ 12-Watt/806-Lumen-Lampe (aus dem ersten Diagramm oben) einen Halbwertswinkel von 160 und einen Feldwinkel von 270 Grad. Der „Cut-off“-Winkel dürfte wohl einem Vollkreis von 360 Grad gleichkommen.

Auch LED-Lampen liefern Streulicht

Man könnte die Helligkeit außerhalb des zentralen Kegels auch Streulicht nennen. Bei LED-Leuchtmitteln ist dieser Anteil normalerweise erheblich geringer[15] als bei traditionellen Glüh- und Halogenlampen, deren prinzipielle Rundstrahlcharakteristik mit Reflektoren und anderen optischen Hilfsmitteln „gebändigt“ werden muss.

Ganz ausblenden kann man Streulicht aber selbst bei den stark fokussierenden und deshalb sehr effizienten LED-Spots nicht. Deshalb funktionieren auch die verbreiteten „Lumen/Lux/Candela-Umrechner[16]“ nur sehr unvollkommen. Sie stellen einen theoretisch idealen Zusammenhang zwischen Lichtstrom, Abstrahlwinkel und Lichtstärke her, den es in der Realität nicht gibt[17]. Die so ermittelten Werte sind durch den nicht berücksichtigten Streulichtanteil häufig sehr weit weg von den tatsächlich gemessenen Daten.

Leuchtbild-Fotos als kleine „Krücke“

Was würden wir also wissen, wenn uns der Anbieter einer „rundstrahlenden“ LED-Lampe einen Abstrahl-/Halbwertswinkel von beispielsweise 200 Grad verraten würde? Nur, dass die Lichtstärke innerhalb dieses Winkels mindestens die Hälfte des Maximalwerts erreicht. Was drumherum noch an Helligkeit passiert, bliebe für den Kunden virtuell im Dunkeln. Dabei wäre es durchaus denkbar, dass es auch in den restlichen 160 Grad des Vollkreises noch ganz anständige Candela-Werte gibt.

Ich kann dieses – möglicherweise zu Fehlkäufen führende – Dilemma nicht auflösen, aber ein wenig entschärfen: Normalerweise mache ich dazu bei jedem LED-Lampentest hier im Blog ein Leuchtbild-Foto[18], das auch Laien zumindest einen groben Eindruck der Lichtverteilung geben kann – egal, ob es um einen Spot oder einen „Rundstrahler“ geht. Manchmal gebe ich auch einen geschätzten Winkel-Wert an. Das ist natürlich nicht der Königsweg, ziemlich unwissenschaftlich und noch dazu sehr punktuell, weil ich das nur mit den wenigen, tatsächlich bei mir vorhandenen Leuchtmitteln tun kann.

Weitere Ideen zum „Winkel-Dilemma“ sind in den Kommentaren hier drunter herzlich willkommen.

Mehr zum Thema:

LED-Helligkeit: Lumen sagen nur die halbe Wahrheit[19]

Blog-Leserfrage (14): Lumen und Winkelgleich, dennoch Candela-Differenzen?[20]

Blog-Leserfrage (15): Lumen, Lux und Candela mit der Gartenbrause erklären?[21]

Halogen- contra LED-Strahler: Vorsicht bei Vergleichen[22]

„Downlights“: Wie viel Licht bleibt in der Leuchte?[23]

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Links/Quellen:
  1. LEDON-„Sunset Dimming“-Lampe: http://fastvoice.net/2012/08/23/ledon-sunset-dimming-sensibles-erroten/
  2. neuen 12-Watt-LEDON-A65-Lampe: http://fastvoice.net/2013/02/22/im-test-ledon-a6512w-das-teure-led-flaggschiff/
  3. Abstrahlwinkel: http://fastvoice.net/2012/03/07/led-helligkeit-lumen-sagen-nur-die-halbe-wahrheit/
  4. LEDON: http://www.ledon-lamp.com/de/unternehmensprofil.htm
  5. pdf-Download: http://www.ledon-lamp.com/media/download/A65_12W_2800K_230_E27-de.pdf
  6. nach EU-Vorgabe: http://fastvoice.net/2012/12/20/okodesign-eu-verscharft-regeln-fur-led-beleuchtung/
  7. Lichtstrom in Lumen: http://fastvoice.net/2013/02/23/die-lumen-falle-wie-lichtstrom-werte-hinters-licht-fuhren/
  8. Lichtstärke in Candela: http://fastvoice.net/2012/03/07/led-helligkeit-lumen-sagen-nur-die-halbe-wahrheit/
  9. „Parathom Classic A .. 320° Advanced“-LED-Lampen: http://fastvoice.net/2012/12/20/osram-led-classic-a-75-advanced-sehr-helles-kopfchen/
  10. [Image]: http://www.fastvoice.de
  11. anderen Osram-Modellen: http://fastvoice.net/2013/02/11/neue-classic-a-40-adv-osram-led-lampe-fur-preisfuchse/
  12. pdf-Download: http://www.led-centrum.de/images/pdf/descriptions/4052899903876.pdf
  13. EU-Regelwerk: http://fastvoice.net/2012/12/20/okodesign-eu-verscharft-regeln-fur-led-beleuchtung/
  14. LEDON-LED-Spot: http://fastvoice.net/2012/03/11/neues-von-ledon-die-s-klasse-der-retrofit-leds/
  15. erheblich geringer: http://fastvoice.net/2012/07/25/downlights-wie-viel-licht-bleibt-in-der-leuchte/
  16. Lumen/Lux/Candela-Umrechner: http://www.infoled.de/info/Visueller-Umrechner-fuer-Candela--Lumen--Lux--Abstrahlwinkel--Entfernung.html
  17. in der Realität nicht gibt: http://fastvoice.net/2014/11/27/blog-leserfrage-14-lumen-und-winkel-gleich-dennoch-candela-differenzen/
  18. Leuchtbild-Foto: http://fastvoice.net/2013/01/10/ledon-start-ins-jahr-2013-neue-lampe-neue-verpackung/
  19. LED-Helligkeit: Lumen sagen nur die halbe Wahrheit: http://fastvoice.net/2012/03/07/led-helligkeit-lumen-sagen-nur-die-halbe-wahrheit/
  20. Blog-Leserfrage (14): Lumen und Winkelgleich, dennoch Candela-Differenzen?: http://fastvoice.net/2014/11/27/blog-leserfrage-14-lumen-und-winkel-gleich-dennoch-candela-differenzen/
  21. Blog-Leserfrage (15): Lumen, Lux und Candela mit der Gartenbrause erklären?: http://fastvoice.net/2015/02/09/blog-leserfrage-15-lumen-und-candela-mit-der-gartenbrause-erklaeren/
  22. Halogen- contra LED-Strahler: Vorsicht bei Vergleichen: http://fastvoice.net/2012/05/11/halogen-contra-led-strahler-vorsicht-bei-vergleichen/
  23. „Downlights“: Wie viel Licht bleibt in der Leuchte?: http://fastvoice.net/2012/07/25/downlights-wie-viel-licht-bleibt-in-der-leuchte/

Source URL: http://fastvoice.net/2013/02/12/led-lampen-und-das-winkel-dilemma/