Frequently Asked Questions

Abschnitt 1: LED

LED ist die übliche Abkürzung für eine Leuchtdiode (engl. light-emitting diode). Jede individuelle LED besteht aus einer Halbleiterdiode, die Licht ausstrahlt wenn Spannung angelegt wird. Die Elektroindustrie verwendet LED-Technologie seit den 1960er Jahren für Kontrollleuchten für verschiedene Elektronikgeräte. In den letzten Jahren mit der Verbersserung der Farbkontrolle und Effizienz hat sich die LED-Technologie zu einem Punkt entwickelt an dem sie für die Allgemeinbeleuchtung geeignet ist.

LEDs wurden in der Beleuchtungsindustrie zunächst in den späten 1990ern typischerweise für ästhetische und spezielle Beleuchtungsansprüche eingesetzt, einschließlich der Architekturbeleuchtung. Die Verwendung von LED-Leuchten in beispielsweise der Straßenbeleuchtung, Flächenbeleuchtung, Sichhereitsberleichtung und in Retrofits zur Nachrüstung von Glühbirnen oder Lampen mit LED ist heutzutage sinnvoll, sowohl wirtschaftlich als auch die Lichtleistung betreffend.

Anders als bei vorhergehenden Technologien haben die LED-Produzenten mit ihrem Leuchtendesign einen viel größeren Einfluss auf den Lichtstromrückang. Die thermische Auslegung und die Einbautemperatur spielen hier eine kritische Rolle. Daher gibt es herstellerabhängige Unterschiede den Lichstromrückgang betreffend, sowie innerhalb einer Produktfamilie oder auch innerhalb der Installationen die ein einzelner Produzent anbietet.

LEDs bringen eine Vielzahl von Vorteilen in die Beleuchtungsindustrie, einschließlich ihrer hohen Lichtausbeute und Langlebigkeit. Außerdem ist der nötige Wartungsaufwand mit iherer verbesserten Lebensdauer im Vergleich zu den traditionellen Beleuchtungsquellen signifikant reduziert. Dies wird übersetzt in Energieeinsparungen, Wartungseinsparungen und Umweltverträglichkeit. Sie bergen außerdem das Potenzial für eine höhere optische Kontrolle (eine besser kontrollierbare Lichtquelle), Dimmung, unmittelbares Ein- und Ausschalten und einer Reduktion des Lichtstromrückgangs (Potenzial für eine lange Einsatzdauer).

Die Effizienz des Beleuchtungskörper ist das Verhältnis der Lumen, die den Körper verlassen und der Lumen, die ursprünglich von der Lichtquelle produziert wurden. Wenn eine bloße 100 W weißglühende Lampe (Glühlampe) 1.000 Lumen produziert und in einen Beleuchtungskörper eingesetzt wird, der 700 Lumen ausgibt, wäre dies ein Beispiel für einen Körper mit einer Effizienz von 70%.

Der Begriff Ausbeute wird normalerweise verwendet, wenn Input und Output sich unterscheiden. In der Beleuchtung geht es dabei um den Lichtstrom (in Lumen) der von einer bestimmten Menge Elektrizität  (in Watt) produziert wird. Lichtausbeute = Lumen pro Watt.

LEDs sind umweltfreundlich auf unterschiedlichste Weise. Anders als HID (Hochdruck-Entladungslampen) enthalten LEDs KEIN Quecksilber. Außerdem sind manche LED-Leuchten konform mit der RoHS-EU-Richtlinie (englisch: Restriction of Hazardous Substances, deutsch: „Beschränkung (der Verwendung bestimmter) gefährlicher Stoffe“) und sind so entwickelt worden, dass sie mehr als ein Jahrzehnt nahezu wartungsfrei funktionieren, was Abfall reduziert.

Angenommen ein HID-Beleuchtungskörper muss alle zwei Jahre mit einer neuen Lampe ausgestattet werden, dann sind für einen Zehnjahreszeitraum fünf Erneureungen nötig. Die Wahl von LED bringt daher folgende Vorteile mit sich:

  • Keine Bedenken bezüglich korrekter Entsorgung (hoffentlich nicht einfach auf der Mülldeponie) von alten HID-Lampen mit schädlichem Quecksilber.
  • Kein Brennstoff wird verwendet, sodass die einhergehende Verschmutzung beim Betrieb der Beleuchtungskörper entfällt.
  • Signifikant reduziertes Riskio der Fahrstreifensperrung und anderer die Arbeitsleistung oder Umstände  betreffenden Kosten, die mit dem Management eines HID-Systems einhergehen.
  • Keine natürlichen Ressourcen gehen verloren um die Ersatzlampen, die Quecksilber enthalten, herzustellen.
  • Kein Treibstoff wird verwendet um die veralteten Lampen vom Produzenten (höchstwahrscheinlich in Übersee), zum Händler, zum Vertragspartner und zum Einsatzort zu bringen.

Es ist wichtig, all diese positiven und starken Effekte, die die Verwendung von LED-Technologie für die Umwelt mit sich bringt, nicht außer Acht zu lassen.

Die Angabe zur Lichtausbeute ist nur ein kleiner Teil des Gesamten und kann  irreführend sein. Um ein LED Produkt komplett bewerten zu können, muss auch die Effizienz des gesamten Systems betrachtet werden, die optische Kontrolle, das Thermomanagement der LEDs und man sollte wissen zu welchem Zeitpunkt der Beleuchtungskörper einen Lichtstromrückgang von 30% verzeichnet. Produkte mit einer guten optischen Effizienz und gutem Thermomanagement sind in der Lage im Durschnitt mehr Lumen zu liefern als traditionelle HID Produkte.

Besonders helle, weiße LEDs haben die Vorteile minimalen Lichtsromrückgangs, besserer optischer Effizienz und einer höheren Lichtausbeute in Form von Lumen pro Watt. LEDs haben außerdem eine erheblich längere Lebensdauer als traditionelle Leuchtmittel. Die Leuchte muss so konstruiert sein, dass sie diese Vorteile der LED unterstützt. Eine Komplett-System-Lösung wird für LED-Produkte benötigt um all diese Eigenschaften zu vereinen.

Bei einer Betrachtung der durschnittlichen Lumen-Abgabe über eine Periode von 60.000 Stunden wird deutlich, dass die LED eine 400-Watt Halogenmetalldampflampe, horizontal betrieben, übertrifft (60.000 Stunden werden für den Vergleich genutzt um drei kompletten Lebenszyklen einer HID abzubilden). Der Lichtstromrückgang der Hallogenmetalldampflampe, genauso wie optische Verluste und Verluste der Vorschaltgeräte führen schnell zur Reduktion des Outputs des HID Systems. Zu beachten ist, dass die Lampen im Laufe dieser 60.000 Stunden dreimal ersetzt werden müssen.

Im Gegensatz dazu hat die LED einen signifikant besseren Lampenlichtstromerhalt, eine effizientere elektronische Ansteuerung und muss über den Zeitraum von 60.000 Stunden nicht ausgetauscht werden.

Im Egebnis gibt die LED durschnittlich 74% mehr Lumen ab als eine HID über einen Zeitraum von 60.000 Stunden.

LED Körper müssen mit einem Thermomanagement der Sperrschichttermperatur und mit den richtigen LEDs ausgestatten sein. Die Proukte sind dann robust genug um in den meisten Anwendungen in moderaten Umgebungstemperaturen zu funktionieren. Anders als bei Leuchtstofflampen verbessern kühlere Temperaturen die Performance der LED anstatt sie zu mindern.

Die Sperrschichttemperatur ist diejenige Temperatur, bei der sich eine einzelne Diode mit ihrer Basis verbindet. Das Halten einer niedrigen Sperrschichttemperatur erhöht die Ausbeute und verlangsamt den Lichtstromrückgang der LED. Die Sperrschichttermperatur ist eine wesentliche Kennzahl zur Bewertung der Qualität eines LED Produktes und dessen Fähigkeit eine lange Lebensdauer zu liefern.

Die drei Dinge, die die Sperrschichttemperatur beeinflussen sind: Antriebsstrom, Wärmeableitung und Umgebungstemperatur. Allgemein gilt, je höher der Antriebsstrom, desto größer die Hitze, die am Chip entsteht. Die Hitze muss vom Chip weggeleitet werden um die erwartete Lichtausbeute, Lebensdauer und Farbe zu erhalten. Die Menge an Hitze, die abgenommen werden kann hängt von der Umgebungstemperatur und der Konstruktion der Wärmeableitung  in die Umgebung ab.

Die Lebensdauer einer LED, in Bezug darauf wie schnell ihre Helligkeit nachlässt und ob es eine Farbveränderung gibt, hängt stark davon ab mit welcher Temperatur die LED betrieben wird im Laufe ihres Lebens. Wenn ein LED-Chip bei einer Temperatur betrieben wird, die höher ist als empfohlen, wird dies die Lebensdauer exponentiell reduzieren und dazu führen, dass die Helligkeit innerhalb von Monaten anstatt von Jahren abnimmt. Wenn eine LED-Lösung gut designt ist, wird der LED-Chip unterhalb der empfohlenen Temparatur funktionieren und so garantiert, dass das Produkt die angegebene Lebensdauer erfüllt oder übertrifft.

Eine LED brennt nicht aus oder durch wie eine Standardlampe, deshalb müssen die einzelnen Dioden nicht ausgetauscht werden. Stattdessen verringern die Dioden allmählich ihre Helligkeit über einen sehr langen Zeitraum.

Die Lebensdauer einer LED ist erheblich länger als die einer weißglühenden, floureszierenden  Lampe oder HID und beträgt 50.000 Stunden oder mehr. Auch wenn die LED niemals wirklich durch- oder ausbrennt, wird die Produktlebensdauer im Lichstromrückgang gemessen. Der derzeitige Maßtab um die Lebensdauer einer LED zu berechnen ist der Punkt, an dem die LED einen Lichstromrückgang von 30% verzeichnet.

Basierend darauf, wie lange ein Beleuchtungskörper pro Tag leuchtet, sind 100.000 Betriebsstunden:

  • 24 Stunden täglich für 11,4 Jahre

  • 18 Stunden täglich für 14,8 Jahre

  • 12 Stunden täglich für 22,8 Jahre

  • 8 Stunden täglich für 34,2 Jahre