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21. Februar 2017
Lighting Technology ›

Leuchtenvergleich in der Praxis: Kann sich der Planer auf Herstellerdatenblätter verlassen?

Oft steht man als herstellerunabhängiger Lichtplaner vor der Frage, welches Produkt man für den gewünschten Anwendungsfall einsetzen sollte. Zwar wurden die technischen Anforderungen in der Planung definiert, aber welcher Hersteller hat das beste Produkt zum besten Preis-/Leistungsverhältnis? Der Markt bietet meist eine Vielzahl ähnlicher Produkte, die für den Planer nur sehr schwer unterscheidbar sind.

Neben dem Kriterium Preis sind Lichtstärkeverteilung, Lichtstrom, Leistungsaufnahme, Farbtemperatur, Farbwiedergabe und Lebensdauer die Kennwerte, auf deren Basis man als Planer in der Regel eine Entscheidung trifft. Doch reichen diese Daten wirklich aus, um eine solide Entscheidungsgrundlage zu bilden? Stimmen die angegebenen Daten mit dem Produkt überein? Aus eigener Erfahrung in unserem akkreditierten Lichtlabor wissen wir, dass dies leider nicht immer der Fall ist.

Diese Erfahrung haben wir exemplarisch in einem »Leuchtentest« untersucht. Dazu haben wir einen Produkttypus von vier verschiedenen namhaften Herstellern aus der D-A-CH Region beurteilt.
Bei dem Produkt handelt es sich um eine rein direkt strahlende lineare LED Leuchte für den Innenbereich, die als Lichtbandleuchte oder auch als Einzelleuchte zur Beleuchtung von Industriehallen eingesetzt werden kann. Die ausgewählten Produkte, als auch die Hersteller bleiben in diesem Test anonym, da es uns nicht darum geht, ein Produkt oder Hersteller als »gut« oder »schlecht« darzustellen. Uns geht es vielmehr um die grundsätzliche Frage, inwieweit man sich auf Herstellerdaten verlassen kann und welche Bewertungsmaßstäbe sinnvoll sind.

Lichtstärkeverteilung

Die Lichtstärkeverteilung sollte bei der Entscheidung zu einem Produkt immer berücksichtigt werden. Aus ihr lassen sich bereits gute Rückschlüsse auf die zu erwartende Lichtwirkung schließen. Laut Herstellerbeschreibung haben alle Leuchten eine Verteilung mit der Eigenschaft »doppelt asymmetrisch«. Dass allein dieser Begriff wenig über die Abstrahlcharakteristik aussagt, wird bei einem Blick auf die Lichtstärkeverteilungskurven der getesteten Produkte ersichtlich.

Lichtstärkeverteilungskurven der getesteten Produkte

Die Lichtstärkeverteilungskurven der Lichtbandleuchten sind achsensymmetrisch in der C0-C90 Ebene. Die C0-C180 Ebene ist dabei recht breitstrahlend ausgeprägt, um beim Anwendungsfall der Beleuchtung von Regalfronten in einem Lager hohe vertikale Beleuchtungsstärken erreichen zu können. Dennoch gibt es ganz unterschiedliche Ausprägungen dieser Ebenen.


Leuchtenlichtstrom

Wichtig für die Dimensionierung einer Beleuchtungsanlage ist die Information über den Lichtstrom einer Leuchte. Auch hier muss sich der Anwender in der Regel auf die Angabe im Datenblatt oder die fotometrischen Dateien, die der Hersteller liefert, verlassen. Bei den etwas effizienteren Leuchten zeigt sich, dass die Lichtströme im Schnitt etwas niedriger sind als bei den weniger effizienten Leuchten. Der Planer muss daher meistens abwägen, ob eine höhere Effizienz oder ein höheres Lichtstrompaket zu bevorzugen ist. Das folgende Diagramm zeigt die Leuchtenlichtströme der getesteten Produkte, die im akkreditierten Lichtlabor von DIAL gemessenen wurden, im Vergleich zur Angabe im Datenblatt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die bei DIAL gemessenen Daten eine Messunsicherheit von 5 % beinhalten. Dies wird im Diagramm über einen Fehlerindikator dargestellt.

Leuchtenlichtstrom der getesteten Produkte

Die Produkte 2, 3 und 4 liegen mit einer Abweichung zum gemessenen Wert von maximal 7,4 % innerhalb der Toleranz. Zu berücksichtigen ist hier natürlich auch eine Streuung durch fertigungsbedingte Toleranzen. In unserem Labor haben wir jeweils nur ein Produkt des Typs untersucht.
Auffällig ist dennoch, dass trotz der Toleranz die Herstellerangaben bei allen 4 Produkten höher waren, als die von uns ermittelten Lichtströme. Besonders auffällig ist dies bei Produkt 1. Hier weicht die Angabe im Datenblatt um mehr als 45% vom gemessenen Lichtstrom ab. Allerdings ist bei dieser Leuchte auch die Leistungsaufnahme um ca. 30% geringer, was den Schluss zulässt, dass sich eventuell andere LED Module im Produkt befinden, als im Datenblatt angegeben wurden.

Leuchtenlichtausbeute

Zur Beurteilung der Effizienz einer Leuchte wird oft die Leuchtenlichtausbeute herangezogen. Diese ist im Rahmen eines Vergleichs nur zulässig, wenn man Produkte mit der gleichen ähnlichsten Farbtemperatur, dem gleichen Farbwiedergabeindex und zumindest ähnlichen fotometrischen Eigenschaften in Betracht zieht. Dies war bei unserer Untersuchung der Fall.
Zunächst einmal ist festzustellen, dass die vom Hersteller angegebene Leistungsaufnahme aller Produkte recht gut mit der gemessenen Leistungsaufnahme übereinstimmt. Hier war eine maximale Abweichung von ca. 4% – mit Ausnahme des schon erwähnten Produktes 1 – vorhanden. Bei drei von vier Produkten war die Leistungsaufnahme geringer, bei einem Produkt geringfügig höher.
Um die Leuchtenlichtausbeute zu bestimmen, wurde der gemessene Lichtstrom ins Verhältnis zur gemessenen Leistungsaufnahme gesetzt. Bei den untersuchten Produkten lag die ermittelte Leuchtenlichtausbeute zwischen 100 und 150 lm/ W. Die Werte liegen im üblichen Bereich von derzeit am Markt erhältlichen LED Leuchten dieser Bauart.
Auffällig ist allerdings auch hier, dass bei allen Produkten die Angabe zur Leuchtenlichtausbeute im Datenblatt leicht höher war, als der von uns gemessene Wert. Diese Abweichung lag bei den getesteten Produkten in der Regel noch im Rahmen der Toleranz. Allerdings bildet auch hier Produkt 1 den Ausreißer mit einer Abweichung von ca. -12% zum Wert im Datenblatt.

Leuchtenlichtausbeute der getesteten Produkte

Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex

In Zusammenhang mit LEDs ist zusätzlich zu den lichttechnischen Größen das Thema Lichtfarbe immer wichtiger geworden. Als einfache Metrik wird hier häufig die ähnlichste Farbtemperatur angegeben. Alle untersuchten Produkte waren vom Hersteller mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von 4.000 K angegeben.
Bei der Messung der Farbtemperatur konnten wir keine große Abweichung feststellen. Die maximale Abweichung betrug hier 5%, was allerdings absolut unkritisch ist. Da es sich ja bei LEDs ohnehin um die »ähnlichste Farbtemperatur« handelt, kann das visuelle Erscheinungsbild trotz identischem Zahlenwert ohnehin ganz unterschiedlich sein.

Farbtemperatur der getesteten Produkte

Auch wenn die Farbwiedergabequalität im Bereich der Industrie in den meisten Anwendungen keine so große Rolle spielt, haben wir festgestellt, dass der allgemeine Farbwiedergabeindex von Ra > 80, den die Hersteller angegeben haben, auch bei allen getesteten Produkten erreicht wurde.

Was wir aus Farbtemperatur und Farbwiedergabe allerdings nicht erfahren ist, wie sich der Farbeindruck auf einer Fläche auswirkt und wie homogen sich die Farbtemperatur innerhalb des Lichtstärkeverteilungskörpers darstellt. Auch wenn es inzwischen Verfahren gibt, um messtechnisch die Homogenität der Lichtfarbe einer Leuchte festzustellen, so sind diese Daten sehr abstrakt und die Aussagekraft auch für den erfahrenen Fotometriker oft begrenzt. In diesem Fall können ein Musteraufbau und ein geschulter Blick mehr Erkenntnis bringen, als ein messtechnisches Verfahren. Dazu haben wir die Leuchten in 4,50 m Höhe mit einem Abstand von 1 m parallel zu einer matt weißen Wand angeordnet und das Ergebnis visuell beurteilt.

Lichtwirkung der getesteten Produkte im Weißen Labor von DIAL im Vergleich

Insbesondere beim Produkt 2 und beim Produkt 4 sind deutliche Farbschlieren auf der Wand zu erkennen. Natürlich gibt es viele Anwendungsfälle, wo diese Farbdurchmischung nur eine untergeordnete bis gar keine Rolle spielt. Dennoch sollte sich der Planer dieser Problematik bewusst sein, denn gerade bei der Beleuchtung einer weißen Wand kann dies zu einer vermeidbaren Unzufriedenheit des Bauherren führen.
Aus der Bemusterung einer Leuchte können noch weitere Informationen gewonnen werden, wie zum Beispiel die Gleichmäßigkeit des Helleindrucks, die ansonsten ohne lichttechnische Simulation kaum zu beschreiben wäre. Auch dies gehört zur vollständigen Beurteilung von Produkten dazu. So kann es sein, dass Produkte, die bei Lichtstrom und Leuchtenlichtausbeute nicht sonderlich positiv herausstechen, dennoch eine sehr homogene Lichtabbildung haben.

Fazit

Um feststellen zu können, wie geeignet eine Leuchte für den geplanten Einsatzzweck ist, müssen alle für diesen Einsatzzweck relevanten Größen dieser Leuchte bekannt sein. »Simple« Metriken wie Lichtausbeute und Farbwiedergabe können hilfreich sein, um aus den unzähligen Angeboten am Markt die passende Schnittmenge für die eigenen Anforderungen zu finden. Für die optimale Auswahl von Produkten sind allerdings weitere Kriterien notwendig. Die von uns ermittelten fotometrischen Werte einiger Produkte lagen, auch unter Berücksichtigung der Messunsicherheit und etwaigen Produktionsschwankungen, in der Regel leicht unterhalb der Werte, die von Hersteller im Datenblatt angegeben wurden.
Wir empfehlen in jedem Fall eine Bemusterung des Produktes, da es neben den Metriken, die viele Aspekte einer Leuchte bereits beschreiben können, weitere Punkte gibt, die sich nur schlecht in Form von Kennzahlen ausdrücken lassen. So sind Flecken oder Farbschlieren in der Lichtabbildung einer Leuchte messtechnisch kaum zu erfassen, mit dem Auge aber leicht zu erkennen. Die Verarbeitung der Leuchte oder ihre Installations- und Wartungsfreundlichkeit können praktisch nicht in Zahlen gefasst werden, stellen aber gerade bei großen Installationen einen nicht unerheblichen Faktor dar.
Datenblätter sagen vieles, aber eben nicht alles über ein Produkt aus. Auch, bzw. gerade im Zeitalter der LED ist eine Bemusterung von Leuchten wichtig und sehr zu empfehlen. Und wer als Planer, insbesondere bei Großprojekten, auf Nummer sicher gehen und sich nicht allein auf Herstellerangaben verlassen möchte, sollte das Produkt bei einem unabhängigen Lichtlabor untersuchen lassen.