Lichtquelle

Eine Lichtquelle ist der Ort, von dem Licht ausgeht. Lichtquellen lassen sich nach der Natur erzeugter Strahlung einteilen, nach dem Strahlengang ordnen und nach physikalischen Kennzeichen wie der Quantenenergie oder der Wellenlängenverteilung differenzieren. Weiterhin unterscheidet man sie nach ihrer räumlichen Ausdehnung als Punktlichtquellen oder diffuse Lichtquellen sowie nach ihrer jeweiligen Abstrahlcharakteristik als rundumstrahlend oder gerichtet strahlend.

Es gibt natürliche Lichtquellen, wie Sonne, Glühwürmchen, Polarlicht oder Blitz und vom Menschen geschaffene künstliche Lichtquellen, wie Öllampen, Leuchtmittel, Laser, Bildröhren, Leuchtdioden.

Lichtquellen 1. Ordnung sind selbstleuchtende Lichtquellen. Zu diesen Selbstleuchtern gehören die Sonne, Sterne, Lampen, Glühwürmchen, Feuer und andere, die Strahlung erzeugen, Licht emittieren. Als Lichtquellen 2. Ordnung bezeichnet man Körper, die nicht selbst leuchten und nur im Licht anderer scheinen; dies sind Mond, Rückstrahler an Fahrzeugen oder Kleidung und letztlich alle Körper, die Strahlung weitergeben, Licht reflektieren.

Künstliche Lichtquellen können primären Zwecken dienen wie der Beleuchtung, der Darstellung, der Erwärmung, der Verschmelzung, der Zerlegung oder auch sekundäre Erscheinungen sein, etwa die Tscherenkowstrahlung.

Thermische Strahler

Thermische Strahler liefern eine kontinuierliche Strahlung, mit steigender Temperatur verschiebt sich das Strahlungs-Maximum vom infraroten über rotes, hin zu blauem und ultraviolettem Licht (siehe Plancksches Strahlungsgesetz). Je heißer ein Strahler ist, desto blauer erscheint er.

Unterteilung nach Wärmequelle:

• Elektroenergie: Glühlampe, auch die Nernstlampe, das Plasma der Kohlebogenlampe
• chemische Energie (Verbrennung): Öllampe, Petroleumlampe, darunter auch die Starklichtlampe, Gaslaterne, Feuer, Kerze, Fackel: Flammen leuchten durch glühenden, dispersen Kohlenstoff oder das Licht entsteht durch einen Glühstrumpf
• Kernenergie: Sonne, Thermophotovoltaischer Wandler (Radionuklidbatterie)

Nichtthermische Strahler

Moleküle und Atome können durch Zufuhr von Energie in einen angeregten Zustand versetzt werden. Fallen sie zurück in den Grundzustand (Rekombination), geben sie ihre Energie teilweise als Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich ab. Der optische Anteil der so entstehenden Strahlung heißt Lumineszenz. Siehe auch: Linienspektrum.

Die zugeführte Energie (Anregung) einer Lichtquelle erfolgt zum Beispiel durch

• chemische Reaktion, wie bei Glühwürmchen oder dem Leuchtstab
• elektrischer Strom mittels Gasentladung oder Elektrolumineszenz, wie bei Leuchtdioden, Gasentladungslampen, EL-Folien
• Elektronenbeschuss, auch Betastrahlung aus einem fluoreszierenden Leuchtstoff, wie bei Bildröhren, Fluoreszenzanzeigen,auch durch Kathodolumineszenz, Tritiumlicht
• Licht/Ultraviolett (kürzere Wellenlänge): Wandlung durch Fluoreszenz (Leuchtstoff) in sichtbares Licht, so in Leuchtstoffröhren und weißen Leuchtdioden.

Gasentladungen in verdünnten Gasen zeigen sehr scharfe Spektrallinien. Bei Gasen unter Druck (Hochdruck-Metalldampflampen) verbreitern sich die Linien.

Fluoreszenz tritt nur während der Anregung auf, Phosphoreszenz dagegen auch, nachdem die äußere Anregung bereits erloschen ist. Beides sind Formen der Lumineszenz. Die Phosphoreszenz (Nachleuchten nach dem Beleuchten) wird bei Sicherheitsschildern, Zifferblättern oder als Dekoration verwendet.

Erzeugung sichtbaren Lichtes durch Röntgenstrahlung (Leuchtschirme älterer Geräte), durch Gammastrahlung (radioaktive Leuchtfarbe) sowie die Synchrotronstrahlung und die Tscherenkowstrahlung haben dagegen keine Bedeutung als künstliche Lichtquellen.

Laser werden durch elektrischen Strom, Strahlung kürzerer Wellenlängen oder chemische Energie angeregt, sie werden jedoch nur selten als Lichtquelle verwendet. Beispiele sind Infrarot-Zielbeleuchtung, Blendlaser oder rote Laserpointer.

Das Licht grüner Laserpointer wird durch Frequenzverdopplung aus einem infraroten Laserstrahl erzeugt.

Beispiele

Lichtquelle		Leistungsaufnahme	Lichtausbeute
Grundtyp	Detailtyp	Watt	lm/W (minimal)	lm/W (typisch)	lm/W (maximal)
Flamme	Kerze	ca. 50 (Wärmeleistung)		0,1
	Öllampe			0,2
Flamme + Glühstrumpf	Starklichtlampe	bis 1000 (Wärmeleistung)		5,0
Leuchtdiode	blau	0,05 bis 1	1,0	8,5	16,0
	rot	0,05 bis 1	5,0	47,5	90,0
	weiß	bis 5		65	140,0
	weiß, Entwicklungsziel der EU	0,05 bis 1			200,0
Leuchtdiode + Leuchtstoff	weiß (blau + Leuchtstoff)	0,05 bis 1	1,0	50,5	231[1]
Glühlampe	Haushaltsglühlampe 230V	5		5,0
	Haushaltsglühlampe 230V	25		9,2
	Haushaltsglühlampe 230V	40	10,0	10,0	10,3
	Haushaltsglühlampe 230V	60	11,5	12,0	12,5
	Haushaltsglühlampe 230V	75		12,4
	Haushaltsglühlampe 230V	100	13,8	14,5	15,0
	Halogen 230V	100		16,7
	Halogen 230V	500		19,8
	Halogen 230V	1000		24,2
	Halogen Niederspannung	50		20
	Halogen 12 V (KFZ, real 13,8V)	55	27,0	27,5	28,0
Gasentladung + Leuchtstoff	Kompaktleuchtstofflampe	5		45,0
	Kompaktleuchtstofflampe	23	40	60	80
	Kompaktleuchtstofflampe	26		70
	Kompaktleuchtstofflampe	70		75
	Leuchtröhre, auch als Kaltkathode oder CCFL bezeichnet	11	50	55	60
	Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel)	36	60	75	90
	Leuchtstofflampe inkl. konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel)	55	40	50	59
	Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG)	36	80	95	110
	Leuchtstofflampe inkl. elektronischem Vorschaltgerät (EVG)	50	58	68	79
	Induktionslampe (Elektrodenlose Leuchtstoffröhre mit induktiver Speisung)			80
Gasentladung	Xenon-Höchstdruck-Gasentladungslampen in Videoprojektoren	100 bis 300	10,0	22,5	35,0
	Xenon-Gasentladungslampe (Höchstdrucklampen in Kinoprojektoren)	mehrere Kilowatt		47
	Halogenmetalldampflampe[2]	35 bis 1000	70	94	106
	Quecksilberdampflampe Hochdrucklampe (HID)[3]		50	55	60
	Glimmentladung ohne Leuchtstoff			8
	Xenon-Bogenlampe		30	50	150
	Quecksilber-Xenon-Bogenlampe (KFZ-Frontscheinwerfer)	35	50-80	52-93	106[4]
	Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (HQL), teilweise mit Leuchtstoff	50		36
	Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, teilweise mit Leuchtstoff	400		60
	Halogenmetalldampflampe (HCI, HQI)	250	93	100	104
	Natriumdampf-Hochdrucklampe	ab 50		150
	Natriumdampf-Niederdrucklampe	ca. 80	150	175	200
	Schwefellampe	1400		95
Gasentladungsröhre	Natriumdampf-Hochdrucklampe	35 bis 1000	120	140	150
theoretische Lichtausbeute	thermischer Strahler, 6600 K[5]				95
	weiß, 410–705 nm				240
	grün, 550 nm				683

Neben der Lichtausbeute ist auch bei vielen weißen Strahlern der Farbwiedergabeindex von Bedeutung.

Einzelnachweise

1. ↑ Neuer LED-Rekord: Cree erzielt 231 Lumen pro Watt. Elektor-Verlag, 17. Mai 2011, abgerufen am 20. Juni 2011. 
2. ↑ laut Osram
3. ↑ nach Osram
4. ↑ angeblich bei 50 W erreicht, Quelle
5. ↑ The Great Internet Light Bulb Book, Part I