Taunuslicht Optoelektronik GmbH, 61267 Neu-Anspach. Der Spezialist für Miniatur- und Signallampen, sowie Leuchtdioden und Optoelektronische Komponenten

 
 

Technische Informationen

1. Was ist Licht?
2. Spektralfarben
3. Die Geschichte des Lichts
4. Wichtige Begriffe rund um das Licht
5. Die Leuchtdiode
6. Die Multi-LED
7. Die Single-LED
8. Die Glühlampe



Was ist Licht?
Licht ist der Bereich der elektromagnetischen Strahlung, der vom Auge wahrgenommen werden kann. Das Auge "sieht" elektromagnetische Strahlungen mit einer Wellenlänge von 380 - 780 Nanometer (nm). Während die Sehzapfen im menschlichen Auge für das Farbsehen verantwortlich sind, registrieren die Sehstäbchen in der Netzhaut die Lichtstärke. Diese Vorgänge bezeichnet man auch als physiologisches Sehen. Die Frequenz des Lichtes bestimmt die Farbe( Absorption einzelner Wellenlängen durch einen organischen oder anorganischen Farbstoff). Werden bestimmte Wellenlängen absorbiert, entsteht aus den verbleibenden Wellenlängen der Farbeindruck.

Spektralfarben
Spektralfarben sind die Farben des Spektrums, die für das Auge stufenlos von Violett über Blau, Grün, Gelb, Orange bis Rot wahrnehmbar sind. Die Farbwahrnehmung ist von mehreren Faktoren abhängig. Es wird zwischen der Leuchtdichte (Helligkeit), dem Farbton und der Farbsättigung unterschieden. Diese drei Faktoren ergeben die Farbart. Die Leuchtdichte ist ein Maß für die Leistung eines Leuchtmittels. Die Übergänge zwischen den Farben sind fließend und jeder Farbbereich enthält verschiedene Farbtöne, deren Farbeindruck jedoch subjektiv ist (bedingt durch Sprache, Tradition, Denken). 
 

FARBTON  WELLEN-     
LÄNGE 
WELLEN-
FREQUENZ 
ENERGIE PRO
PHOTON
VIOLETT  380 – 420 nm  789 – 714 THz  3,26 – 295 eV
BLAU  420 – 490 nm  714 – 612 THZ  2,95 – 2,53 eV
GRÜN  490 – 575 nm  612 – 522 THz  2,53 – 2,16 eV
GELB  575 – 585 nm  522 – 513 THz  2,16 – 2,12 eV
ORANGE  585 – 650 nm  513 – 462 THz  2,12 – 1,91 eV
ROT  650 – 750 nm  462 – 400 THz  1,91 – 1,65 eV



Die Geschichte des Lichts - Licht,  eine unendliche Geschichte

Schon vor etwa 300.000 Jahren wurde das Feuer als Wärme- und Lichtquelle genutzt. Durch die Entwicklung von festen Wohnsiedlungen wurde auch im Freien Licht erzeugt. So sendete bereits 260 vor Christus der 130m hohe Leuchtturm von Alexandria an der Mündung des Nils ( gilt als das siebte Weltwunder ) Licht aus. Um 450 n. Chr. gibt es die erste öffentliche Stadtbeleuchtung in Antiochia, einer der reichsten Handelsstädte des Altertums und Sitz des römischen Stadthalters von Syrien. 1854 schuf der aus Springe bei Hannover stammende
Optiker und Uhrmachermeister Heinrich Göbel in New York die erste funktionstüchtige Glühlampe. Erst 25 Jahre später entwickelt Thomas Alva Edison seine erste gebrauchsfähige Glühlampe, ebenfalls mit einem Glühfaden aus verkohlten Bambusfasern (1879).  Während aber Göbel nur Batterien zur Stromversorgung verwenden konnte, standen Edison bereits Maschinen auf der Basis des von Siemens 1867 entdeckten dynamoelektrischen Prinzips zur Verfügung.

Leuchtturm von
Antiochia 260 vChr.

Heinrich Göbel  
20.04.1818 –
04.12.1893

Edison und seine Glühlampe
11.02.1847 –
18.10.1931


Wichtige Begriffe rund um das Licht

Lichtstrom
… ist die lichttechnische Leistungsgröße ( auch: Strahlungsfluss, Einheit: Watt) und stellt die von einer Lichtquelle abgestrahlte oder von einem Körper reflektierte Lichtleistung dar. Der Lampenlichtstrom ist die gesamte abgegebene Lichtleistung einer Lampe unabhängig von der Ausstrahlungsrichtung.

Lichtstärke
… ist die Strahlungsleistung einer Lichtquelle pro Raumwinkel. Damit wird die Richtungsabhängigkeit des ausgestrahlten Lichtstroms charakterisiert. ( Einheit: Candela, Einheitszeichen: cd, engl. luminous intensity ) Misst man die Lichtstärke in Candela über den gesamten Raumwinkel in Sterad, erhält man den Lichtstrom in Lumen. Die vom Auge empfundene Helligkeit einer Lichtquelle stimmt nicht immer mit der physikalischen Lichtstärke überein, da die Kontraste der Umgebung beeinflussend wirken können.

Lichtfarbe
… ist der Farbeindruck, der beim direkten Einfall des Lichtes einer Lichtquelle ins Auge entsteht, bzw. die spektrale Zusammensetzung des Lichts bei der Emittation von einer Lichtquelle oder beim Zurückwerfen von einem Körper. Das von Lampen abgestrahlte Licht besitzt eine Eigenfarbe, die man als Lichtfarbe bezeichnet. Sie wird bestimmt durch die Farbtemperatur (TCP), die man in Kelvin (K) misst.


Farbtemperatur
…einer Lichtquelle ist die Temperatur, die ein schwarzer Körper besitzen müsste, um mit seinem Licht den selben Farbeindruck zu erzeugen, wie die tatsächliche Lichtquelle. Die meisten Lichtquellen sind Temperaturstrahler. Erhitzt man einen Körper, wird er irgendwann beginnen, rot zu glühen. Erhitzt man weiter, glüht er gelb, dann weiß, und schließlich blau. Er sendet stets ein kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Wellen aus, dessen Maximum sich mit steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen (von Rot nach Blau) verschiebt. Mittleres Tageslicht entspricht rund 5000 K (K = Kelvin, die Temperatur in Kelvin entspricht der in °C + 273), da die Sonne auch ein Temperaturstrahler ist. Geringere Farbtemperaturen, also gelbliches bis rötliches Licht,  werden durch Halogenlampen, normale Lampen und Flammen erzeugt. Höhere Farbtemperaturen, also bläuliches Licht, ergeben sich in praller Mittagssonne im Schatten und nach Sonnenuntergang, vor allem, wenn Schnee liegt. Das Auge gleicht diese Farbstiche aus.



Lichtquelle Farbtemperatur

Kerze
Glühlampe ( 40 W )
Glühlampe ( 100 W )
Morgen-/ Abendsonne
Bedeckter Himmel
Nebel
Klares, blaues,
nördliches Himmelslicht

1500 K
2680 K
2800 K
5000 K
6500 – 7500 K
7500 – 8500 K
15000 – 27000 K



Wellenlänge

Als Wellenlänge (Lambda) ist eine Eigenschaft monochromatischen Lichts und bezeichnet den kleinsten Abstand zweier Punkte der gleichen Phase einer Welle. Jede Wellenlänge gehört zu einer Frequenz und einer Farbtemperatur.

Wellenlänge sichtbaren Lichts

Das menschliche Auge sieht Licht mit einer Wellenlänge von etwa 760nm (rot) bis 380 nm (violett).




Die Leuchtdiode

Eine Leuchtdiode ist ein elektronisches Halbleiterbauelement. ( kurz LED für Light Emitting Diode ). Fließt durch eine Diode Strom in Durchflussrichtung, so strahlt sie Licht ab. Eine LED basiert auf Halbleitertechnik, für die eine extrem hohe mechanische Festigkeit, sehr hohe Lebensdauer und sehr gute Lichtausbeute kennzeichnend sind. Das durch LEDs erzeugte Licht ist ,,einfarbig`` und wird über einen schmalen Wellenlängenbereich abgestrahlt. 

Leuchtdioden sind anders als Glühlampen keine Temperaturstrahler. LEDs haben eine sehr hohe Lebensdauer und sind unempfindlich gegen Erschütterungen.

 

Die Multi-LED

Optimale Wärmeabstrahlung wird durch den als Reflektor ausgelegten Kühlkörper erreicht. Die am Vorwiderstand entstehende Wärme wird direkt durch thermische Kopplung auf den Kühlkörper übertragen. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der LED bis zu 500 % gegenüber LED ohne Kühlkörper.



Abstrahleigenschaften, Lichtleistung / Radiation Pattern, Light Output

MULTI-LED haben einen sehr breiten Abstrahlungswinkel. Zur Definition des Abstrahlwinkels wird der Winkel herangezogen, bei dem sich die Lichtstärke gegenüber der optischen Achse um 50% reduziert hat. Der Winkel wird mit θ1/2 bezeichnet.

- Spannungstoleranz/ Voltage toleranz: UOP : +10 %
- Max. Umgebungstemperatur/ Ambient temperature TA : -20°C + 60°C
- Lagertemperatur/ Storage temperature TSTG : -25°C + 70°C







AC/DC Ausführung mit Brückengleichrichter.

Keine Helligkeitsunterschiede zwischen AC und DC Betrieb. 
Kein Netzflackern bei AC Betrieb.
Beim Einsatz muss nicht auf die Polarität geachtet werden.


Details zur MULTI-LED zum Download:
PDFMulti-LED (88 KB)


Die Single-LED

Optimale Wärmeabstrahlung wird durch den als Reflektor ausgelegten Kühlkörper erreicht. Die am Vorwiderstand entstehende Wärme wird direkt durch thermische Kopplung und den Kühlkörper übertragen. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der LED bis zu 500 % gegenüber LED ohne Kühlkörper.

Spannungstoleranz/ Voltage toleranz UOP : +15 %
Max. Umgebungstemperatur/ Ambient temperature TA : -30°C + 65°C
Lagertemperatur/ Storage temperature TSTG : -30°C + 80°C



AC/DC Ausführung mit Brückengleichrichter.
Keine Helligkeitsunterschiede zwischen AC und DC Betrieb.
Kein Netzflackern bei AC Betrieb.
Beim Einsatz muss nicht auf die Polarität geachtet werden.

Abstrahleigenschaften, Lichtleistung / Radiation Pattern, Light Output

1) Typische Emissionskurve von Glühlampen.
2) Weiße LED haben eine geringe Emission im grünen Bereich. Sie eignen sich nicht für die Hinterleuchtung von grünen Tastenkappen.
3) Blaue LED erleuchten blaue Tastenkappen heller als Glühlampen.
4) Grüne LED weisen die höchste Lichstärke auf. Die typische Emissionswellenlänge stimmt mit der höchsten Augenempfindlichkeit des Menschen überein.
5)+6) Rote und gelbe LED. Single-LED haben eine keulenförmige Abstrahlung. Zur Definition des Abstrahlwinkels wird der Winkel herangezogen, bei dem sich die Lichtstärke gegenüber der optischen Achse um 50% reduziert hat. Der Winkel wird mit θ1/2 bezeichnet.



 


Details zur MULTI-LED zum Download:
PDFSingle-LED (100 KB)


Die Glühlampe

Die Glühlampe, die in der Umgangssprache auch Glühbirne genannt wird, ist eine künstliche Lichtquelle in der sich ein elektrischer Leiter, ein Metalldraht/Metallfaden, durch elektrischen Strom aufheizt und dadurch zu Leuchten beginnt. 

Eine Glühlampe besteht aus einem Sockel mit elektrischer Stromzuführung und einem Glaskolben, der den Glühfaden umgibt. Der Glaskolben verhindert eine Verbrennung des Glühfadens an der Luft, früher war es üblich, den Glaskolben zu evakuieren, heute sind sie mit einem Schutzgas gefüllt. Der Glühfaden besteht heute meist aus einer Osmium-Wolfram Legierung. In vielen Lampen verwenden wir doppelt-gewendelten Draht.


Gebräuchlichste Sockelformen sind z.B.:


E 5,5    Kleinsignallampen und Lampen im Modellbau (Niedervolt)
E10     Taschenlampen und Signallampen, auch Glimmlampen
E14     Schraubsockel
Ba15d     Stecksockel
     
     
Stecksockel    MG5,7s/9
Bajonettsockel:    BA7s, BA9s, Ba15s, W2,1x9,5d
Glassockel:     T5, T10
Soffittenlampen:    S7, S8







 

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