Lichtfarbe, Farbtemperatur und Helligkeit

Bei der Beleuchtung von Wohnräumen war früher vieles einfacher: Man verwendete Glühlampen, konnte die Helligkeit recht gut nach der aufgenommenen Leistung abschätzen und erhielt ein nahezu immer gleiches, warmweißes Licht.

Die Schattenseite der guten alten Zeit: Die Lampen waren mehr Heizung als Leuchtmittel und gaben nur einen kleinen Teil der aufgenommenen Energie als Licht wieder ab – der Rest heizte im Sommer wie im Winter unbeabsichtigt die Zimmer.

Heute können wir Wohnungen und Häuser weitaus effizienter mit deutlich sparsameren Lampen beleuchten. Und was LED- und Energiesparlampen mehr kosten, holen sie über die Stromrechnung und ihre Langlebigkeit locker wieder rein.

Dafür entfällt das liebgewonnene Watt als Merkmal der Helligkeit und die Farbe des Lichts bietet einen viel größere Variantenreichtum. Doch an ersteres gewöhnt man sich, und zweiteres kann durchaus ein Vorteil sein.

Eine Orientierung in der Welt der sparsamen Leuchtmittel und ihrer Lichteigenschaften geben wir Ihnen im Folgenden.

Die Farbe des Lichts

Sichtbares Licht existiert in einem breiten Spektrum: Vom langwelligen Rot bis zum kurzwelligen Blau zeigt es alle Farben, die wir kennen. Das Tageslicht, das die Sonne abstrahlt, besteht aus einem Gemisch all dieser unterschiedlichen Wellenlängen – man sieht das dann recht gut, wenn das Lichtgemisch an Wassertropfen in der Luft gebrochen wird und als Regenbogen die Farbanteile des weißen Lichts sichtbar werden lässt.

Im Naturschauspiel eines Regenbogens kann man die Farbanteile des weißen Lichts entdecken.

Oder wenn abends die Sonne nahe dem Horizont steht und ihr Licht einen weit längeren Weg durch die Atmosphäre zu uns zurücklegen muss: Dann werden zuerst die kurzwelligeren Blauanteile von den Luftmassen absorbiert und die Sonne wirkt rötlich.

Glühlampen erzeugen Licht mithilfe eines durch den darin fließenden Strom stark aufgeheizten dünnen Drahts, des Leuchtfadens. Ihr Licht ähnelt deshalb dem Sonnenlicht. Da der Faden bei niedrigerer Leistungsaufnahme weniger intensiv glüht, wirkt das Licht schwächerer Glühlampen mehr gelblich oder rötlich. Auch die etwas effizienteren Halogenlampen erzeugen Licht mit einem Glühfaden und weisen deshalb eine ähnliche Lichtfarbe wie Glühlampen auf.

Anders ist der Fall bei Energiesparlampen und LED-Lampen: Bei den klassischen Energiesparlampen oder Kompaktleuchtstofflampen wird durch den Strom ein Gas zu Entladungen angeregt, die eine Beschichtung auf der Innenseite der Glashülle zum Leuchten bringt. Bei LED-Lampen senden stromdurchflossene Halbleiter Licht aus. Welche Farbe das Licht aussendet, hängt von der chemischen Zusammensetzung der Beschichtung bzw. der verwendeten Leuchtstoffe ab.

In gewissen Grenzen lässt sich die Lichtfarbe dadurch steuern, zusätzlich kann man sie durch farbige Gläser filtern – etwa so, wie man früher durch eine farbige Beschichtung bunte Glühlampen produzieren konnte.

Lichtfarbe als Temperatur

Bunte Lampen gibt es auch noch mit moderner Lichttechnik, doch sie dienen nach wie vor eher dekorativen Zwecken. Im Beleuchtungsalltag setzt man vorwiegend auf weißes Licht. Doch weißes Licht ist nicht immer gleich: Je nach Zusammensetzung aus den verschiedenen Teilen des Farbspektrums kann es mehr in Richtung blauweiß oder in Richtung gelbweiß tendieren.

Da blaue Töne als kalt und gelbe oder rote Töne als warm empfunden werden, spricht man auch von kaltweiß oder warmweiß. Da ist der Schritt zum Begriff „Farbtemperatur“ nicht mehr weit. Als physikalische Einheit für die Farbtemperatur hat sich Kelvin (K) etabliert.

Hier die (ungefähre) Entsprechung zwischen der Farbtemperatur in Kelvin und der Farbwirkung des ausgestrahlten Lichts. Mit steigender Farbtempartur ändert sich das Licht vom gelb-orangen in den weiß-blauen Bereich.
Neben anderen Angaben ist auf den Verpackungen von LED oder Energiesparlampen meist auch die Lichtfarbe vermerkt. Die Angabe kann in Kelvin erfolgen, aber auch in Worten, wie etwa hier mit der Bezeichnung „Warm White“ (warmweiß) auf der rechten Packung.

Mit Hilfe der Einheit "Kelvin" kann man Farbtemperaturen grob in drei Gruppen unterteilen:

  1. Warmweiß mit bis zu 3300 K

  2. Neutralweiß zwischen 3300 und 5000 K

  3. Kaltweiß oder Tageslichtweiß mit über 5000 K

International hat man sich darauf geeinigt, einen Wert von 5500 K als Lichtfarbe eines klaren Sonnentages am Vormittag oder Nachmittag zu definieren. Abgekürzt spricht man dabei von der Lichtart D55.

Interessant sind diese genauen Angaben vor allem für Lichtprofis, also etwa für die Beleuchtung in Fotostudios oder für professionelle Lichtgestalter. Beim Kauf von Leuchtmitteln für den privaten Bedarf sollte man vor allem auf die Eigenschaften „warmweiß“, „kaltweiß“ oder „tageslichtweiß“ achten, die meist auf der Packung aufgedruckt sind.

Tipp: Angaben in Kelvin kann man als zusätzliche Orientierung nutzen – je niedriger der Wert liegt, desto wärmer das Licht.

Farbtemperatur in der Praxis

Im Vergleich werden die Unterschiede in der Lichtfarbe deutlich. Ganz links eine herkömmliche Glühlampe, daneben Energiesparlampen mit Farbtemperaturen von warmweiß bis kaltweiß.

Wozu dienen nun die verschiedenen Farbvarianten von Leuchtmitteln? Neben der Helligkeit – dazu kommen wir noch – ist die Farbtemperatur für Lichtstimmungen verantwortlich. Das hängt unter anderem mit dem seit Zehntausenden von Jahren in den Köpfen verankerten Zusammenhang zwischen Farbtemperatur und Tageszeit zusammen:

Mittags herrscht in der Natur eher neutralweißes Licht, gegen Abend verändert es sich mehr und mehr in Richtung Gelb und Rot. Deshalb wird warmweißes Licht als gemütlich, heimelig und beruhigend empfunden, kaltweißes dagegen als aktivierend und anregend.

Folgerichtig passen bestimmte Farbtemperaturen auch zu bestimmten Einsatzzwecken. Während man Arbeitsplätze, Produktionsstätten oder auch Küchen eher mit Tageslicht oder entsprechenden Leuchtmitteln beleuchtet, ist für Wohn- und Schlafräume warmweißes Licht angemessen. Nicht umsonst bringen inzwischen auch Smartphones, Computer oder eBook-Reader Funktionen mit, die das Display gegen Abend mehr und mehr in einem warmen Spektrum leuchten lassen.

Differenzieren kann man hier sogar innerhalb desselben Raums: So lässt sich die Allgemeinbeleuchtung, also etwa eine Deckenleuchte, mit neutralem Licht bestücken, eher am Abend genutzte Tisch- oder Stehleuchten dagegen mit warmweißem Licht.

Beim Kauf von Leuchtmitteln sollte man also darauf achten, dass die Farbtemperatur zum Einsatzzweck passt. Das erfordert im Laden oder beim Besuch im Onlineshop ein wenig mehr Nachdenken, beschert aber dafür eine der Situation angemessene und als stimmig empfundene Beleuchtung.

Farbqualität

Einen Vorteil besaß die klassische Glühlampe: Ihr Licht setzte sich aus Anteilen des gesamten Farbspektrums zusammen und ergab so die weiße Lichtfarbe. Bei Leuchtstofflampen oder LED-Lampen ist das oft anders. Hier wird die Lichtfarbe aus einzelnen Abschnitten des Spektrums gebildet. Umgekehrt heißt das: Im Spektrum einer typischen LED-Lampe finden sich Lücken.

Ein flexibler LED-Schlauch wird für stimmungsvolle Lichtkonzepte einfach in die gewünschte Position gebracht und fixiert.

Das ist für den Lichteindruck zunächst nicht tragisch, denn das Licht erscheint im gewünschten Weiß. Probleme kann es jedoch bei der Wiedergabe einzelner Farbtöne geben, die im Licht eines solchen Leuchtmittels möglicherweise verfälscht erscheinen.

Man kennt das aus dem Supermarkt: Die Tomate oder das Rindersteak, die im Laden so schön kräftig rot wirkten, sehen zu Hause gar nicht mehr so prächtig aus. Das liegt daran, dass der Händler an Gemüsestand oder Fleischtheke eine Beleuchtung verwendet, die gezielt einzelne Spektralanteile hervorheben.

Durch Lücken im Spektrum können Farben ebenso verfälscht wiedergegeben werden, und zwar sehr selektiv: Einige Töne wirken im Vergleich zur Beleuchtung mit Tageslicht ganz normal, andere blass oder verändert. Da das menschliche Auge samt der Verarbeitung des Seheindrucks im Gehirn sehr anpassungsfähig ist, werden solche Effekte allerdings zum guten Teil ausgeglichen. Im Alltag wirkt das Licht deshalb selten unnatürlich.

Überall dort aber, wo es auf eine einwandfreie Farbwiedergabe ankommt, etwa beim Fotografieren mit Kunstlicht oder bei künstlerischer Betätigung, sollte man auf eine entsprechende Lichtqualität achten. Man kann sich dabei nach dem sogenannten Farbwiedergabeindex richten. Bei einer Glühlampe kann er bis zum Maximalwert 100 reichen, bei LED oder Leuchtstofflampen bis knapp darunter. In Wohnräumen sollte er nicht unter 80 liegen.

Bei LED- und Leuchtstofflampen muss für einen höheren Indexwert jedoch auch ein höherer technischer Aufwand betrieben werden– selbstverständlich ist eine gute Farbwiedergabe also nicht.

Helligkeit von Lichtquellen

Wie hell eine Lampe strahlt, ist für den praktischen Einsatz von großer Bedeutung. Eine Allgemeinbeleuchtung sollte hell genug sein, um den gesamten Raum zu erhellen, Punkt- oder Stimmungslichter sollten dagegen nicht großflächig die Umgebung fluten. An Arbeitsplätzen oder in der Küche braucht es ausreichend helles Licht, die gleiche Helligkeit würde in der Fernsehecke jedoch ungemütlich bis störend wirken.

Die Helligkeit beeinflusst also die Nutzbarkeit eines bestimmten Bereichs in der Wohnung und zugleich die Stimmung, die dort erzeugt wird. Beim Lampenkauf ist also auch diese Größe zu beachten.

Konnte man bei Glühlampen noch von einigermaßen festen Zusammenhängen zwischen Leistungsaufnahme und Helligkeit ausgehen, ist das bei modernen, effizienten Leuchtmitteln nicht mehr so einfach: Leuchtstofflampen, Halogenlampen oder LED-Lampen sind unterschiedlich effizient, sodass es nicht mehr ausreicht, die Leistungsaufnahme in Watt zu kennen. Eine Halogenlampe mit 25 W passt gut in eine Tischleuchte zur Stimmungsbeleuchtung, eine Energiesparlampe mit 25 W könnte in einer Deckenleuchte den kompletten Raume erhellen, eine 25-W-LED-Lampe wäre in den meisten Zimmern unangenehm hell.

Diese Grafik macht deutlich, wie effizient die verschiedenen Lampentypen die aufgenommene Leistung in Licht umsetzen. Dabei hat die Leistungsaufnahme direkten Einfluss auf die Stromrechnung.

Es ist also sinnvoll, sich nicht länger an Größen des Energieverbrauchs zu orientieren, sondern an der Helligkeit selbst. Dafür gibt es verschiedene physikalische Einheiten. Auf den Verpackungen von Lampen ist regelmäßig der Lichtstrom in Lumen (lm) angegeben. Er erlaubt es, Lampen mit unterschiedlicher technischer Basis miteinander zu vergleichen und davon ausgehend das richtige Produkt für die eigenen Beleuchtungszwecke auszuwählen.

Da die Lichtausbeute, die man in Lumen pro Watt (lm/W) ausdrücken kann, bei den verschiedenen Lampentypen unterschiedlich groß ist und da der technische Fortschritt im Laufe der Zeit sicher noch weitere Effizienzverbesserungen mit sich bringen wird, hat es immer weniger Sinn, noch auf die Größe Watt zu achten, wenn es um die Helligkeit geht.

Trotzdem ist auf vielen Packungen noch eine Angabe zu finden, die die entsprechende Wattstärke vergleichbar heller Glühlampen angibt. Das ist eine Orientierungshilfe der Hersteller, mit denen dem Käufer eine „gelernte“ Größe zum Vergleich an die Hand gegeben wird. Auf Dauer wird man sich jedoch sinnvollerweise an das Lumen gewöhnen – dann kann man ohne Rücksicht auf die Konstruktion des Leuchtmittels spontan zur richtigen Lampe greifen.

Die Effizienz kann man besser anhand des EU-Energielabels beurteilen. Dessen Skala ist von zahlreichen energieverbrauchenden Geräten und Vorrichtungen vertraut und gibt sofort einen Hinweis darauf, wie sparsam eine Lampe im Vergleich mit dem Strom umgeht.

Schon heute sind LED-Lampen in der Wohnraum- und Außenbeleuchtung weit verbreitet. Sie überzeugen durch eine ausgezeichnete Lichtausbeute bei geringem Stromverbrauch. Wir erklären, wie die Technik hinter den LEDs funktioniert, welche Möglichkeiten LED-Technik bietet und wo ihre Grenzen liegen. Wissenswertes zur LED-Technik

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Bildnachweis
  1. "Hand mit Lampe" (Originalbild): Daniel Reche, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  2. "Regenbogenfarben" (Originalbild): brigachtal, Lizenz: CC0 1.0 / Pixabay

  3. "Grafik Farbtemperatur" (Originalbild) von Bhutajata (via Wikimedia Commons), Lizenz: CC BY-SA 4.0, Formatwandlung, Farbfläche erweitert

  4. "Lampenverpackungen": © Hans Altmeyer - altmeyertext.de

  5. "Lampen mit verschiedenen Lichtfarben" (Originalbild): Splarka, Lizenz: gemeinfrei / Wikimedia Commons

  6. "Bunte LED-Leiste" (Originalbild): BentChiang, Lizenz: CC0 1.0 / Pixabay

  7. "Diagramme Helligkeit und Leistungsaufnahme": © Hans Altmeyer - altmeyertext.de

  8. "Blauer LED-Kranz" (Originalbild): freeimages.com/Angel Velazquez, Lizenz: freeimages.com Lizenz für Inhalte

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