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Lichtflimmern: Ursache und Vermessung

Lichtflimmern beschreibt die Helligkeitsschwankungen eines elektrisch betriebenen Leuchtmittels. Bewusst oder unbewusst wahrgenommen wirkt es sich negativ auf den Menschen aus. Peter Erwin, Diplom-Ingenieur für Elektrotechnik, erklärt, was Lichtflimmern ist, wie es entsteht und wie man es misst.

LED-Lampe Bildquelle: © Chones/Shutterstock.com

Mit einem Glühfaden betrieben an Gleichspannung wollte Edison dem zeitlich gleichförmigen Licht der Sonne möglichst nahe kommen. Seit den Anfängen der Wechselspannung – zunächst in Verbindung mit Leuchtstoffröhren und heute mit LED-Leuchtmitteln sowie anderen Lichtquellen – besteht unser Licht allerdings aus einem Gleich- und einem Wechselanteil, was die Grundform einer »Lichtmodulation« beschreibt.

Der Wechselanteil variiert in Amplitude, Grundfrequenz und Kurvenform. Wird die Lichtmodulation in Ruhe oder in Bewegung wahrgenommen, spricht man von »Lichtflimmern«. Der Effekt wird auch als »optical flicker« bezeichnet. Lichtflimmern unterscheidet sich aber vom aus der Elektrotechnik bekannten »flicker« dadurch, dass seine Ursache nicht in einer gestörten Netzversorgung liegt, sondern durch Aufbau und Konstruktion des Leuchtmittels bedingt ist.

Zwar können Lichtmodulationen zweckdienlich sein, zum Beispiel bei Bildschirmen, in Diskotheken oder bei der Lichtwerbung. Sie beanspruchen jedoch auch permanent das Gehirn. Denkbar schlecht ist die Leuchtmittelkonstruktion dann, wenn das Licht als »Stroboskoplicht« emittiert wird. Es also im periodischen Wechsel Zeiten mit und ohne Licht gibt.

Die Ursache

Für das Ausmaß der Lichtmodulation, das »Lichtflimmern«, ist allein die Ansteuerung des lichtemittierenden Elements (Glühfaden, LED, etc.) verantwortlich. Der Faden einer Glühbirne besitzt zum Beispiel eine immanente thermische Trägheit, die im Moment des Nulldurchgangs der Netzwechselspannung dafür sorgt, dass er weiter glüht. Je stärker der Faden ist, desto weniger Modulation ist vorhanden. Halogenleuchtmittel an Netzspannung haben daher die höchste Modulation; 12-V-Leuchtmittel die niedrigste. Eine LED hingegen emittiert das Licht zeitlich präzise nach dem Strom, der sie durchfließt. Für modulationsfreies Licht ist demnach eine Konstantstromquelle erforderlich.

Die Umsetzung der Netz-Wechselspannung in Konstantstrom bedeutet aber einen Kosten- und Platzaufwand. Denn es sind Energiespeicher in Form von Kondensatoren nötig, um den Netz-Nulldurchgang zu überwinden. Neue LED-Leuchtmittel mit sogenannter »treiberloser AC-Technik« oder »AC-Direktbetrieb an 230 V« sparen sich die Kondensatoren, um die Produktlebensdauer zu steigern, flimmern aber stroboskopartig. Ein Umstand, der sich negativ auf den Menschen auswirken kann.