Warum sollten Tageslichtlampen nicht gedimmt werden?

Die moderne Beleuchtungstechnologie, allen voran die LED Tageslichtlampen, stellt andere technische Anforderungen an das Dimmen als die klassische Glüh- oder Halogenbirne. Die Verwendung einer ungeeigneten Kombination kann nicht nur zu unbefriedigenden Ergebnissen führen, sondern auch die Lebensdauer von Leuchtmittel und Dimmer verkürzen und in seltenen Fällen sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen.

Die unkomplizierte Vergangenheit: Glüh- und Halogenlampen

Traditionelle Glüh- und Halogenlampen sind aus technischer Sicht relativ einfach zu dimmen. Bei diesen Leuchtmitteln erzeugt ein glühender Draht Licht. Die Helligkeit hängt direkt von der anliegenden elektrischen Spannung ab. Ein einfacher Dimmer, meist ein sogenannter Phasenanschnitt- oder Phasenabschnittdimmer, reduziert diese Spannung, woraufhin der Glühdraht weniger stark erhitzt wird und somit dunkler leuchtet. Dieser Vorgang ist in der Regel stufenlos und ohne Flackern möglich.

Die Herausforderung der Moderne: LED-Lampen

LED-Leuchtmittel (Licht-emittierende Dioden) funktionieren grundlegend anders. Sie benötigen eine konstante Gleichspannung und werden über einen internen Chip, den sogenannten Treiber, mit Strom versorgt. Dieser Treiber wandelt die 230-Volt-Wechselspannung aus der Steckdose in die für die LED passende Spannung um.

Folgen bei falscher Kombination:

  • Flackern und Brummen: Das häufigste Symptom ist ein sichtbares Flackern oder ein hörbares Brummen von Lampe oder Dimmer.
  • Begrenzter Dimmbereich: Die LED lässt sich möglicherweise nur in einem sehr kleinen Bereich dimmen oder springt plötzlich an und aus.
  • Verkürzte Lebensdauer: Sowohl die Elektronik der LED-Tageslichtlampe als auch der Dimmer können durch die inkompatible Belastung beschädigt werden und vorzeitig ausfallen.
  • Kompletter Ausfall: Im schlimmsten Fall kann die LED-Lampe oder der Dimmer sofort zerstört werden.

Sonderfall Leuchtstofflampen

Auch Leuchtstofflampen, einschließlich der kompakten Energiesparlampen, lassen sich nicht ohne Weiteres dimmen. Sie benötigen ein spezielles elektronisches Vorschaltgerät (EVG), das explizit als dimmbar ausgewiesen ist. Der Versuch, eine Standard-Leuchtstofflampe mit einem herkömmlichen Dimmer zu betreiben, führt unweigerlich zu Flackern und einer schnellen Zerstörung der Lampe.

Worauf Verbraucher achten sollten

Eine LED-Tageslichtlampe benötigt eine bestimmte Mindestspannung, weil die Leuchtdioden (LEDs) im Inneren Halbleiterbauelemente sind, die erst ab einer gewissen Spannung, der sogenannten Schwellen- oder Flussspannung, leitend werden und Licht aussenden. Wird diese Spannung nicht erreicht, fließt kein Strom und die LED bleibt dunkel.

LED-Tageslichtlampe (Leuchtdiode)

  • Technologie: Basiert auf einem Halbleiterkristall (einer Diode).
  • Funktionsweise: Wenn eine geringe elektrische Gleichspannung in Durchlassrichtung angelegt wird, bewegen sich Elektronen und „Löcher“ (positive Ladungsträger) im Kristall aufeinander zu. An der Grenzschicht (dem p-n-Übergang) rekombinieren sie. Bei dieser Rekombination wird Energie direkt in Form von Licht (Photonen) freigesetzt.
  • Benötigte Spannung: Sehr geringe Gleichspannungen, typischerweise im Bereich von 2 bis 4 Volt pro LED-Chip. Das Netzteil der Lampe wandelt die 230V-Wechselspannung aus der Steckdose in diese niedrige Spannung um.
  • Schlüsselkomponenten: Halbleiterchip, p-n-Übergang, keine beweglichen Teile, kein Vakuum.

Die Physik dahinter: Die Schwellenspannung

Jede Diode, einschließlich einer LED, besitzt eine sogenannte p-n-Übergang. Damit Elektronen diesen Übergang überwinden und im Halbleiterkristall mit „Löchern“ rekombinieren können, was zur Lichtemission führt (Elektrolumineszenz), muss eine externe Spannung angelegt werden. Diese Spannung muss groß genug sein, um das interne elektrische Feld der Diode zu überwinden.

Die Höhe dieser Schwellenspannung hängt vom Halbleitermaterial und der emittierten Lichtfarbe ab:

Da Tageslichtlampen weißes Licht erzeugen, was oft durch blaue LEDs mit einer gelben Phosphorschicht realisiert wird, liegt ihre Mindestspannung im höheren Bereich.

Die Rolle der Elektronik in der Lampe

Moderne LED-Tageslichtlampen, die direkt an der Steckdose (230V Wechselspannung) betrieben werden, bestehen nicht nur aus den LEDs selbst. Sie enthalten eine integrierte elektronische Schaltung, den sogenannten LED-Treiber. Dieser Treiber hat zwei wesentliche Aufgaben:

  1. Spannungsumwandlung: Er wandelt die hohe Wechselspannung aus der Steckdose in eine niedrige und für die LEDs geeignete Gleichspannung um.
  2. Stromregelung: LEDs reagieren sehr empfindlich auf Stromschwankungen. Ein zu hoher Strom zerstört die LED schnell. Der Treiber sorgt für einen konstanten und optimalen Betriebsstrom, um eine lange Lebensdauer und eine gleichbleibende Helligkeit zu gewährleisten.

Auch diese Treiberelektronik benötigt eine bestimmte Mindest-Eingangsspannung, um korrekt zu funktionieren und die LEDs stabil zu versorgen. Fällt die Netzspannung also unter einen bestimmten Wert, kann der Treiber nicht mehr arbeiten, und die Lampe schaltet sich ab oder beginnt zu flackern, selbst wenn die Spannung theoretisch noch über der reinen Schwellenspannung der LEDs liegt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erforderliche Mindestspannung einer LED-Tageslichtlampe durch die Kombination aus der physikalisch bedingten Schwellenspannung der LEDs und der Betriebsspannung der internen Treiberelektronik bestimmt wird.

Fazit:

Tageslichtlampen entfalten ihre volle, positive Wirkung nur bei 100 % Helligkeit. Beim Dimmen leidet nicht nur die tageslichtähnliche Lichtqualität, auch die verbaute Elektronik kann Schaden nehmen, was die Lampe vorzeitig altern lässt.