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LED Leuchtdiode

LED Technologie

Eine Leuchtdiode (kurz LED von englisch light-emitting diode, dt. Licht-emittierende Diode, auch Lumineszenz-Diode) ist ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab.

 

LED Technologie

 

Effizienz und Lichtausbeute von LED's

LEDs sind sehr effizient. Ihre gute Energie- und Leistungsbilanz ist das Ergebnis einer langen technischen Entwicklung. Die erste LED erreichte 1962 noch eine Lichtausbeute von 0,1 Lumen pro Watt (lm/W). Inzwischen liefern High-Power-LEDs 100 bis 120 lm/W im alltäglichen Betrieb. Unter Testbedingungen im Labor wurden sogar schon Werte von 200 lm/W und mehr erzielt.

 

Zum Vergleich: Eine Halogenlampe kommt auf etwa 20 lm/W, effiziente Leuchtstofflampen auf 80 bis 100 lm/W. 

 

 Energieeffizienz B1

 

Effizienz hängt von vielen Faktoren ab

Wie viel Energie eine Beleuchtungsanlage mit LEDs tatsächlich spart, hängt jedoch nicht nur von der Lichtausbeute der verwendeten Dioden ab. Entscheidend sind vielmehr

 

  • das Zusammenspiel mit Optiken und Betriebsgeräten
  • die Lichtlenkung in der Leuchte
  • die Umgebungsbedingungen

 

Auf den Leuchtenlichtstrom kommt es an

Bei LEDs muss aus diesem Grund deutlich zwischen dem Lichtstrom des LED-Chips und dem tatsächlich nutzbaren Lichtstrom einer einsatzbereiten LED-Leuchte, eines LED-Mo­duls oder einer LED-Lampe unterschieden werden. Lichttechniker sprechen bei der LED-Beleuchtung deshalb eher von einem Leuchtenlichtstrom statt von Lampenlichtstrom. Denn nur der Leuchtenlichtstrom gibt exakt an, wie viel Licht die komplette Leuchte tat­sächlich abgibt.

Hintergrund ist, dass sich die Lichtstromangaben von LED-Herstellern auf LED-Chips im „Rohzustand" beziehen: Diese Werte entstehen also unter Laborbedingungen. Das be­deutet, dass der Lichtstrom bei Idealtemperaturen von 25 Grad Celsius direkt im Chip ge­messen wird – und die LED bei wesentlich geringeren Strömen als den üblichen 350 oder 700 Milliampere betrieben wird, und dies auch nur für eine sehr kurze Zeit. Diese Werte werden anschließend hochgerechnet, wodurch sich hohe Lumenpakete ergeben, die sich im praktischen Betrieb einer LED-Leuchte so nicht halten lassen. Zugleich sind je nach LED-Typ und Lichtfarbe Temperaturen von mehr als 80 Grad Celsius zulässig, um die angegebene Lebensdauer zu erreichen. Diese Grenzen müssen in der Praxis unbedingt durch ein effizientes Thermomanagement eingehalten werden. Seriöse Hersteller von einsatzbereiten LED-Produkten geben den Leuchtenlichtstrom an.

 

Temperatur beeinflusst die Effizienz

Vor allem die Temperatur hat großen Einfluss auf die Lichtausbeute einer LED. Dabei gilt: Je kälter die Umgebung, desto effizienter arbeitet die LED. Kalte Einsatzorte kommen ihr daher entgegen, weshalb LEDs in der Außenbeleuchtung oder als Lichtquelle für Kühltru­hen besonders effizient eingesetzt werden können. Zu hohe Temperaturen wirken sich dagegen nachteilig auf die Lichtausbeute aus. Auch die Lebensdauer kann sich verkürzen. Ein wichtiges Qualitätsmerkmal von LED-Lösungen ist deshalb stets ein effektives Thermomanagement.

 

Fazit:

LEDs punkten mit hoher Effizienz und langer Lebensdauer. Und ihre Entwicklung ist noch nicht zu Ende. Daher müssen Planer bei Beleuchtungsprojekten immer die jeweils gültigen  Effizienzwerte von LEDs berücksichtigen.

 

Filamentlampen Technologie

Der Lampentyp, der der klassischen Kohlefadenlampen zum Verwechseln ähnlich sieht, ist die sogenannte „LED-Fadenlampe“ oder „LED-Filament“. Bei dieser neuen Technik werden winzigste LED miteinander verkettet und, wie früher der Glühfaden, von einem Glaskolben umschlossen. Diese neuen LED Retrofit Classic Lampen erfüllen meist die Anforderungen der Energieeffizienzklasse A++, verbrauchen also im Vergleich zur klassischen Glühlampe rund 90 Prozent weniger Energie und halten mit bis zu 15.000 Stunden Lebensdauer 15mal länger. Für einen LED-Faden sind 25 bis 30 winzige LED auf einer miniaturisierten Leiterplatte als Strang angeordnet, in Reihe geschaltet und von einem phosphorhaltigen Verguss umgeben, der dem so genannten Filament auch seine gelbliche Farbe gibt. „Chip on Cord“ nennen Fachleute das, in Anlehnung an das gängige „Chip on Board“.

Um bei dieser Bauart die Bauteile, vor allem die LED, vor Überhitzung zu schützen, ist der Glaskolben mit Heliumgas gefüllt, das durch seine chemischen Eigenschaften eine optimale Wärmeableitung gewährleistet. Das warmweiße Licht (2.700 Kelvin) wird dank der „neuen alten“ Bauweise gleichmäßig nahezu rundum (300 Grad) abgestrahlt. Mit zwischen 250 Lumen (25-Watt-Ersatz) und 806 Lumen (60-Watt-Ersatz) liegt der Lichtstrom genauso hoch wie beim jeweiligen historischen Vorbild. Die Profi- und die Endverbraucher-Variante unterscheiden sich bei diesem LED-Lampentyp nicht: Die möglichen 15.000 Stunden Lebensdauer und 100.000 Schaltzyklen wurden durch intensive Qualitätstests ermittelt und sichergestellt. Diese Werte können jedoch abhängig vom Hersteller unterschiedlich sein. Der Farbwiedergabeindex (CRI/Ra) kann je nach verwendetem
Phosphormaterial bei 80 bis über 90 liegen. 

 

Anwendung: In allen Leuchten wo das Leuchtmittel ein optisches Element darstellt und für den Betrachter sichtbar ist.

 

Filamentlampen Bild1 klein Filamentlampen Bild2 klein

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