Beleuchtung im Garten - Einsatz von LED und Energiesparlampen

   

Dieser Beitrag inklusive Symbolbild wurde mit freundlicher Untertützung der Firma Click-Licht erstellt.

Die Glühbirne steht vor dem Aus und für den Austausch bieten sich Energiesparlampen sowie LED Leuchtmittel an. Sind diese Beleuchtung im GartenBeleuchtung im GartenLichtquellen ein 100-prozentiger Ersatz für die klassische Glühbirne und welche Unterschiede gibt es bei den Energie sparenden Leuchtmitteln?

Die neueste Lichttechnik - LED Lampen

Die LED selbst ist zwar nicht so neu, die ersten praktisch anwendbaren Exemplare entstanden 1962 bei General Electric und erzeugten rotes Licht. Bis zum vollwertigen Glühbirnenersatz war es allerdings noch ein weiter Weg. Zum einen war die Produktion von LEDs mit blauer oder weißer Lichtfarbe lange Zeit sehr teuer, zum anderen können LEDs nicht direkt ans Stromnetz mit 230 Volt angeschlossen werden, weil sie bereits ohne eine Strombegrenzung bei wenigen Volt durchbrennen. Wie bei Leuchtstofflampen ist auch bei LED Leuchtmitteln ein Vorschaltgerät nötig und dieses ist wie bei Energiesparlampen üblicherweise in den Fuß der Birne integriert. Solche Vorschaltgeräte können jedoch auch einzelnd und ohne LED bezogen werden. Diese kommen oft beim Einbau von speziellen Dimmern, welche nur bei LED Leuchtmitteln funktionieren, zum Einsatz.

Wie funktionieren LED Leuchtmittel

Während in der Glühbirne elektrischen Strom einen feinen Draht bis zur Weißglut erhitzt, so dass dieser Licht ausstrahlt, wandeln in LED Leuchtmitteln Halbleiter den Strom in Licht um. Dies geschieht auf dieselbe Art, wie eine Solarzelle Licht in elektrischen Strom verwandelt, nur eben in umgekehrter Richtung. Die Halbleiterbauelemente, die diese Umwandlung möglich machen, sind spezielle Dioden, sogenannte Leuchtdioden. Sie werden in der Regel nach ihrer englischen Bezeichnung "Light emitting diode" mit der Abkürzung LED benannt. Je nachdem welche Halbleiter für die Herstellung verwendet werden, erzeugen LEDs unterschiedliche Lichtfarben, wobei das Spektrum vom Infrarot bis zum Ultraviolett reicht. Dabei gibt es allerdings ein Problem, denn weißes Licht, wie es von der Sonne oder einer Glühbirne erzeugt wird, ist eine Mischung aller Farben von rot bis blau, so wie sie im Regenbogen sichtbar wird.

Welche Bauformen gibt es bei LED Leuchtmitteln?

Damit eine LED Lampe weißes Licht erzeugen kann sind spezielle Maßnahmen nötig. Folgende Möglichkeiten stehen zur Auswahl:

  • Leuchtstoffe in der LED, die blaues oder UV-Licht umwandeln
  • Leuchtstoffe auf der Innenseite des Glaskolbens der LED Birne wie bei Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen
  • Kombination unterschiedlich leuchtender Halbleiter in der LED
  • Kombination roter, grüner und blauer LEDs im Leuchtmittel (RGB LEDs)

Diese verschiedenen Ansätze für die Erzeugung weißen Lichts mit LEDs unterscheiden sich in einigen wesentlichen Punkten. Bei einer RGB LED ist es zum Beispiel möglich, durch die Veränderung der Helligkeit der Grundfarben die Lichtfarbe zu verändern.

Welche Probleme können beim Ersetzen von Glühbirnen auftreten?

Im Gegensatz zur Glühbirne reagiert eine LED sehr schnell auf Spannungsschwankungen. Da die Spannung beim Wechselstrom im europäischen Stromnetz jede Sekunde 50 mal von Plus nach Minus und wieder zurück wechselt, erzeugt eine LED ohne spezielle Maßnahmen 100 Lichtblitzepro Sekunde. Das ist für das Auge normalerweise nicht sichtbar, führt aber zum Beispiel bei Kameraaufnahmen zu Stroboskopeffekten. Ähnlich sieht es auch bei Leuchtstofflampen aus. Dort dämpft aber der fluoreszierende Leuchtstoff das Flackern des Lichts. Eine ganz gleichmäßige Beleuchtung liefern LED Birnen mit einem Leuchtstoff auf der Innenseite des Glaskolbens. Diese sind zu erkennen, wenn sie in nicht zu heller Umgebung ein- und ausgeschaltet werden. Sie leuchten dann noch einige Sekunden nach. Dies entsteht durch kleine induzierte Spannungen, welche nach dem Ausschalten bestehen bleiben. Es kann aber auch sein, dass der Neutralleiter der Stromzuleitung nicht ganz spannungsfrei ist.

Die notwendigen Vorschaltgeräte in LED und Energiesparlampen sind elektronische Schaltungen und funktionieren nicht oder nur sehr eingeschränkt mit einem konventionellen Dimmer, wenn sie nicht speziell dafür konstruiert sind. Neben speziellen, dimmbaren Lampen gibt es auch verschiedene digitale Alternativen zum analogen Dimmer, wie zum Beispiel den von verschiedenen deutschen Herstellern initiierten Ledotron-Standard.

Wann sind LED Leuchten oder Energiesparlampen besser?

Im Energieverbrauch unterscheiden sich Energiesparlampen und LED Leuchtmittel derzeit nicht wesentlich, es gibt allerdings einen wichtigen Unterschied. Die Energiesparlampe verträgt wie die klassische Glühbirne ein häufiges Ein- und Ausschalten wesentlich schlechter als eine LED. In Treppenhäusern oder Fluren und in Verbindung mit Bewegungssensoren sind LED Leuchtmittel daher eindeutig im Vorteil.

Wieviel lässt sich sparen?

Die Energieeffizienz von handelsüblichen LED Leuchtmitteln und Energiesparlampen ist im Jahr 2014 etwa vergleichbar. Da die LED aber auf der gleichen Technologie basiert wie der Computerchip, gelten für sie auch ähnliche Gesetzmäßigkeiten bezüglich der Leistungssteigerung durch den technischen Fortschritt. Der Wirkungsgrad und die Lichtausbeute von LEDs verdoppelt sich etwa alle drei Jahre. Das Verhältnis wird sich daher immer mehr zugunsten der LED Lampe verschieben. Gegenüber einer Glühbirne sparen sie mindestens 80 Prozent ein. Ein günstiger GU10 LED-Strahler, der einen Halogenstrahler ersetzt und jeden Tag zwei Stunden genutzt wird, kann sich bereits innerhalb eines Jahres durch den eingesparten Strom amortisieren.

Verwendung von LED Leuchten und Energiesparlampen als Gartenbeleuchtung

Bei einem Gartenlicht ist natürlich die Wetterfestigkeit eine wesentliche Eigenschaft. In dieser Hinsicht sind die Unterschiede zwischen Energiesparlampen und LED Lichtern zwar weniger bedeutend, da die Leuchtmittel in der Regel in entsprechend abgedichtete Lampen eingesetzt werden und dadurch geschützt sind. Aber auch hier ergeben sich Vorteile durch die kompakte Bauform der LEDs und ihre niedrige Betriebsspannung. Schon die 1,2 Volt eines einzelnen Akkus bringen eine LED zum leuchten. Eine derart kleine Spannung ist auch in einer feuchten Umgebung ungefährlich. Dies trifft allerdings nur auf die LED als solche zu. Für Gartenlampen, die ans normale Stromnetz angeschlossen werden, sind auf dem Weg bis zum Vorschaltgerät natürlich die gleichen Vorsichtsmaßnahmen zu treffen wie bei anderen Stromverbrauchern auch.

Schutz gegen Feuchtigkeit bei Gartenlampen und Teichbeleuchtung

Der Schutzart elektrischer Geräte wird oft durch den IP Code (Schutzarten) angegeben. Dessen zweite Ziffer kennzeichnet den Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit. Eine Zertifizierung nach IP67 bedeutet zum Beispiel, dass ein Gerät mindestens eine halbe Stunde in einem Meter tiefem Wasser liegen kann ohne Schaden zu nehmen. Für die Gartenbeleuchtung ist das ausreichend, eine Unterwasserbeleuchtung für den Gartenteich muss dagegen auch ein dauerhaftes Untertauchen vertragen, das entspricht IP68. (Siehe Diagramm)

Höhere Anforderungen gelten auch für die Kabel, diese müssen speziell für die Verwendung im Außenbereich geeignet sein, und für die Kabeldurchführungen sind passende, wasserdichte Verschraubungen nötig. Für den Einsatz unter Wasser, wie zum Beispiel im Gartenteich, gibt es auch wasserdichte Steckverbinder, mit denen lösbare und trotzdem wasserdichte Kabelverbindungen möglich sind.

Wenig Aufwand mit Solarleuchten

Die Probleme mit der Verwendung von Netzspannung im Garten und am Gartenteich können sie elegant mit Solarleuchten umgehen, die ihren Strom nur aus einem Akku beziehen, der durch eine Solarzelle geladen wird. Aber auch diese Lösung hat einen Knackpunkt. Die Leistung einer Solarzelle hängt insbesondere von der Größe ihrer Oberfläche ab und schlägt sich auch in den Herstellungskosten nieder. Solarleuchten sind daher oft so ausgelegt, dass die Ladezeit länger sein muss als die Leuchtdauer.

Bei den langen Tagen und kurzen Nächten im Sommer ist das kein Problem, wenn die Lampen so aufgestellt sind, dass sie möglichst den ganzen Tag von der Sonne beschienen werden. Für den Winter sind sie dagegen nur geeignet, wenn die Leuchtdauer eingeschränkt wird, zum Beispiel in Verbindung mit einem Bewegungsmelder. Auch hier ist die LED Lampe im Vorteil, da sie im Gegensatz zur Energiesparlampe ein häufiges Ein- und Ausschalten ohne Probleme verträgt.

Trotz allem liefert eine wenige Quadratzentimeter große Solarzelle nicht soviel Strom, dass Sie zum Beispiel eine normale 40 Watt Glühbirne ersetzen könnten. Die Helligkeit solcher Solarleuchten entspricht etwa der einer Kerze. Sie eignen sich daher eher für eine romantische Gartenbeleuchtung oder eine Wegmarkierung.