Alle an Wechselstrom betriebenen Lampen flackern – bloss manche flackern mehr als andere. Dazu kommt, dass jeder Mensch Licht anders wahrnimmt. Manche Menschen bemerken das Flackern kaum und andere wiederum macht das gleiche Flackern regelrecht krank. Egal ob herkömmliche Glühlampen, ältere Halogen-Glühlampen, Energiesparlampen, moderne LED oder sogenannte Filament-LED-Lampen – alle flackern mehr oder weniger stark. Woran liegt das eigentlich?
Wechselstrom und Gleichstrom
Kurz gesagt, es liegt am Wechselstrom. Beim Wechselstrom bewegen sich die Ladungsträger (Elektronen) hin und her. Anders beim Gleichstrom. Die Ladungsträger bewegen sich nur in eine Richtung. Das ist bei Strom aus Akkus, Batterien oder Solarzellen der Fall.
Die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom
Unsere Haushalte werden mit Wechselstrom versorgt. Alle elektronischen Geräte, und dazu gehören seit neuem auch die LED-Leuchtmittel, funktionieren aber mit Gleichstrom. Damit das geht, wird eine Elektronikkomponente vorgeschaltet. Bei den Leuchtmitteln nennt man diese vorgeschaltete Elektronik Gleichrichterkomponente. Es sind Kondensatoren, die Strom über kurze Zeit speichern und schnell wieder abgegeben können. Wenn die Elektronen beim Wechselstrom die Richtung wechseln, machen sie – vereinfacht gesprochen – zwischen dem Umkehren eine kurze Pause. Der Fluss in eine Richtung muss ja schliesslich zum Stillstand kommen, bevor er in die andere Richtung weiterfliessen kann. Im Moment des Stillstands fliesst also während einer Hundertstelsekunde kein Strom und die Lampe geht aus. Das ist im Prinzip wie das An- und Ausschalten. Allerdings wechselt der Strom die Richtung unglaublich schnell, nämlich 100x in der Sekunde (bei den üblichen 50Hz Wechselspannung). Und hier kommt nun die Elektronik, Gleichrichter bzw. Kondensatoren ins Spiel. Damit es nicht zu lange dunkel bleibt, füllt der in den Kondensatoren gespeicherte Strom für diesen kurzen Moment die Lücke. In unserem Fall leuchtet dann das Leuchtmittel fast ununterbrochen. Fast, denn auch Kondensatoren haben eine kurze Verzögerungszeit. Bessere Kondensatoren schaffen das fast mühelos und “glätten” den Wechselstrom sozusagen in gleichmässigen Strom, eben Gleichstrom. Weniger gute Modelle gleichen die Lücke schlechter aus und die Lichtstrahlung unruhiger. Bei den ganz schlechten Kondensatoren nimmt unser Auge das Flackern wahr. Sensibler reagieren Kameras darauf und Messgeräte können noch das kleinste Flackern messen.
Weshalb flackern LEDs stärker als Glühfadenlampen?
Moderne Leuchtmittel wie LEDs sind viel empfindlicher als eine Glühlampe mit einem glühenden Draht, der physikalisch sehr träge auf die Schwankungen reagiert. Der deutsche Physiker Heinrich Hertz legte die nach ihm benannte Einheit Hertz (Hz) fest für die Messung dieser Schwankungen. Die Hertzfrequenz oder auch elektromagnetische Welle ist die Anzahl von Stromzyklen oder auch Tönen oder Strahlungen in einer Sekunde. Unsere Augen nehmen diese Taktung beim Licht als Flimmern wahr. Insbesondere dann, wenn die Frequenz zwischen 20 und 80Hz liegt. Wir nehmen das Flimmern meistens stärker wahr, wenn wir den Leuchtmitteln indirekt ausgesetzt sind. Obwohl Menschen ein 100-Hz-Flackern nicht bewusst wahrnehmen können, ist es problematisch. Es ist bekannt, dass schnelle Bewegungen von Maschinen unter Umständen nicht richtig erfasst werden, wenn das Licht flimmert. Wissenschaftler gehen davon aus, dass etwa einer von 4000 Menschen auf Flimmern und Flackern unter 100Hz reagiert. Die Reaktionen können aus Unwohlsein, Kopfschmerzen bis hin zu epileptischen Anfällen bestehen. Diese Erkenntnisse flossen in das amerikanische “ENERGY STAR”-Label der US-Bundesbehörde ein, welches nur LED-Leuchtmittel tragen dürfen, die mit mehr als 120Hz flackern.
Wie misst man die Flimmerfrequenz?
Wie unter den Leuchten generell, gibt es auch unter den LEDs Unterschiede, was das Flackern oder Flimmern angeht. Die Technik in LEDs muss in der Lage sein, den einkommenden Wechselstrom von 50Hz in möglichst gleichmässigen Strom umzuwandeln. Nicht alle LED-Modelle schaffen das. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um die Flimmerfrequenz von LEDs zu messen. Zum einen gängige Messgeräte und neuerdings Smartphone-Apps. Sie können ausreichende Informationen für Laien liefern, sind allerdings nicht so gut wie die teuren Messgeräte. Tests der Stiftung Warentest1) zeigen, dass heute die meisten LEDs mit einer guten Technik ausgestattet sind und das Flimmern in einem minimalen Bereich über 100Hz liegt. Wie bei allem gilt aber auch hier auf Qualität beim LED-Kauf zu achten. Billigprodukte aus China sind mit entsprechend billigen Komponenten ausgestattet, die das Flackern und Flimmern nicht ausreichend kompensieren.
Flicker Index – ein neuer Standard
Zur einheitlichen Messung wurde vor ein paar Jahren der so genannte Flicker Index zur Messung von Flimmern eingeführt. LED-Leuchtmittel können einen Flicker Index von bis zu 0,5 aufweisen. Dieser stört viele Menschen nicht.
Lampe |
Flicker Index |
Glühlampe |
0,02 |
100 Watt Entladungslampe |
0,14 |
Leuchtstoffröhre |
0,08 – 0,15 |
LED flimmerarm/geringes Flackern |
0,1 – 0,25 |
LED flimmerfrei/flackerfrei |
< 0,1 |
Die wenigsten Menschen nehmen Flackern bewusst wahr. Beschwerden sind wie erwähnt selten zu beobachten, es sei denn an Arbeitsplätzen, an denen schnelle Bewegungen z.B. von Maschinen beobachtet werden müssen. Und solange Wechselstrom aus unseren Steckdosen und elektrischen Leitungen fliesst, wird es Hertz-Schwankungen geben. Gleichstrom aus der Steckdose wäre die Lösung für eine flimmerfreie Beleuchtung. Doch Gleichstrom hat andere Probleme, die wir hier vielleicht ein andermal besprechen werden.
1)Quelle: test.de