WISSENSWERTES ZUM THEMA LED-BELEUCHTUNG


WAS SIND LEUCHTDIODEN (LEDs)?

Man kann sagen, dass eine Leuchtdiode eine umgekehrte Fotozelle darstellt. Sie besteht ähnlich wie eine Fotozelle aus Halbleitern. Der Unterschied besteht darin, dass nach Zuführung von elektrischer Energie eine Freisetzung von Photonen und Wärme erfolgt. Wenn hingegen Photonen auf eine Fotozelle treffen, kommt es zu einem Energiefluss. Die Abkürzung LED (aus dem Englischen „light-emitting diode“) bedeutet Licht ausstrahlende Diode.

WAS SIND DIE VORTEILE VON LEDs BEI DER BELEUCHTUNG?

In den letzten Jahren ist es zu einer wahren Revolution bei der Herstellung von LEDs für die Beleuchtungsindustrie gekommen. Zuerst sind die LEDs selbst wesentlich billiger geworden. Zweitens hat sich ihre Lebensdauer auf bis zu 150.000 h erhöht. Und drittens strahlen heutige LEDs mehr Licht und weniger (Verlust)Wärme ab, als die noch vor ein oder zwei Jahren hergestellten LEDs. Dies bedeutet, dass bei der gleichen Energieaufnahme (kWh), die noch für die Stromversorgung von LEDs vor 2 - 3 Jahren erforderlich war, heute aus der gleichen Energie wesentlichmehr Licht erzeugt wird und eine kleinere Kühlung erforderlich ist, als bisher.

WAS BEDEUTET DIE LICHTAUSBEUTE VON LED?

Eine der wichtigsten geprüften Eigenschaften von technischen Geräten ist deren Leistung, d. h. in diesem Fall die Lichtausbeute der LED und der Leuchte oder der LED-Glühbirne. Die Leistung einer Lichtquelle wird im Verhältnis Lumen pro Watt (lm/W) angegeben, das heißt, der Lichtstrom, der aus 1 W elektrischer Energie erzeugt werden kann. Je größer diese Kennzahl ist, d. h. je mehr Lumen aus 1 Watt, desto besser. Bis zum Jahr 2015 wurde eine Lichtausbeute von 80 - 90 lm/W nicht überschritten. Heute überschreiten die leistungsfähigsten LED-Leuchten 120 lm/W und dieser Kennwert steigt stetig an. Die Anzahl der Lumen pro Watt bedeutet, dass wenn man aus einer LED einen netto Lichtstrom von z. B. 5000 Lumen erreichen möchte, bei 100 lm/W 50 W elektrische Leistung benötigt werden. Bei einer LED-Leuchte mit einer Kennzahl von 120 lm/Watt hingegen reichen bereits 41, 6 W aus, um 5000 lm zu erreichen. Annähernd kann man also sagen, dass für jeden Lumen pro W die LED-Leuchte 1 % mehr Energie aus dem Netz aufnehmen muss, was wiederum bedeutet, dass die Leistung um 1 % geringer ist. Bei der Wahl einer LED-Leuchte sollte man sich also immer nach der Anzahl der Lumen pro Watt richten - am besten ist ein Minimum von 120 lm/W.

BEDEUTET DIE KENNZAHL LUMEN PRO WATT EINER LED DAS GLEICHE WIE DIE KENNZAHL LUMEN PRO WATT EINER LED-LEUCHTE?

Entschieden NICHT. Es muss berücksichtigt werden, dass jede LED-Leuchte über einen Wirkungsgrad verfügt, der gewöhnlich 60 % - 80 %. beträgt Diese Verluste werden durch das Netzteil (ca. 10 - 15 %), durch die Linse (8 - 12 %) und den Lampenschirm oder Diffusor (7 - 10 %) verursacht. Die Diode allein kann also eine Lichtausbeute von 160-180 lm/W aufweisen, die ganze LED-Leuchte hingegen erreicht um ca. 30 % weniger, also gerade einmal 112 lm/W. Es muss also immer berücksichtigt und geprüft werden, ob die vom Hersteller angegebenen Lichtausbeute sich nur die Dioden oder die gesamte LED-Leuchte bezieht.

WAS IST DIE LEBENSDAUER EINER LED?

Die Lebensdauer einer LED ist die Zeit, die sie imstande ist, ihre technische Eigenschaften aufrechtzuerhalten. LEDs, im Gegensatz zu typischen Lichtquellen, fallen nicht total aus, sondern verlieren im Laufe der Zeit ihre anfängliche Helligkeit. Die Lebensdauer einer LED wird durch die Festlegung eines bestimmten Grenzwerts gemessen, unter dem sie die vorher festgelegten technischen Parameter nicht mehr erreicht und ausgetauscht werden muss. Die besten LED-Hersteller geben an, dass deren Lebensdauer sogar 100.000 h, d. h. fast 25 Jahre überschreitet (Straßenleuchten sind pro Jahr ca. 4000 h in Betrieb).
Ein außergewöhnlich wichtiges Element, das die Lebensdauer einer LED beeinflusst, ist das Kühlsystem. Damit eine LED und die ganze Leuchte lange funktionieren, müssen sie über eine natürliche und gut ausgelegte Kühlung verfügen. Zur Kühlung dienen z. B. Aluminiumrippen, die die wirksamste Lösung darstellen. LED-Leuchten mit einer schwachen Kühlung, z. B. mit einer geringen Anzahl an Kühlrippen, haben eine Lebensdauer von nur ca. 50.000 h. Leuchten, die hingegen über ein wesentlich besser ausgelegtes Kühlsystem verfügen, erreichen eine Lebensdauer von 100.000 h. Mit Ausnahme von LEDs ist eine Lebensdauer von 20 - 25 Jahren für andere Lichtquellen absolut nicht erreichbar. Dazu zählen Natriumleuchten, die gewöhnlich nach 1 - 3 Jahren ausgewechselt werden müssen.

WAS IST DIE FARBTEMPERATUR?

Die Farbtemperatur ist eine äußerst wichtige Eigenschaft von Licht. Die Farbtemperatur wird in Grad Kelvin (K) angegeben. Je höher die Farbtemperatur, desto höher ist der (kalte) Blauanteil des Lichts. Zum Beispiel hat das Licht einer Kerze eine Farbtemperatur von 2000 K und das Tageslicht 6500 K. Es gilt, dass warmes Licht eine Temperatur unter 3500 K (von hellgelb bis orange) aufweist, kaltes Licht hingegen von über 5300 K (hellblau). Durch den Einsatz von LED-Leuchten mit einer höheren Farbtemperatur werden Parameter erreicht, die dem Tageslicht eher entsprechen, als das Licht von Natriumlampen. Kaltes Licht bewirkt jedoch, dass Benutzer von Straßen oder Plätzen Unbehagen verspüren können.
Die Hersteller von LED-Straßenleuchten sind also den goldenen Mittelweg gegangen, weshalb diese Leuchten über eine Farbtemperatur von 4000 K verfügen, wobei es sich um eine warme gelb-weiße Farbe handelt, die für den Wahrnehmenden eine natürliche Farbe darstellt und keine negativen Eindrücke hinterlässt.

WAS BEDEUTET CRI (ENG. COLOUR RENDERING INDEX)?

CRI (eng. Colour Rendering Index) ist eine Kennzahl für die Farbwiedergabe. Dieser Parameter nimmt Werte von 0 bis 100 an. Je höher der CRI-Kennwert ist, desto natürlicher erscheinen die Gegenstände, da ihre Farben besser wiedergegeben werden. Natriumlampen haben überwiegend einen niedrigen CRI-Wert. Ein wesentlich höherer CRI-Wert wird von LED-Leuchten erreicht. Ein CRI-Wert von 100 bedeutet, dass ein Gegenstand so aussieht, als würde er von Sonnenlicht beleuchtet werden. In der Praxis zeichnen sich LED-Leuchten am häufigsten durch einen CRI-Wert > 70 und manchmal über 80 oder 90 aus.

WAS IST DIE FOTOMETRIE VON LEUCHTEN?

Fotometrische Messungen werden durchgeführt, um den Lichtstrom und die Leuchtdichte der untersuchten Lichtquelle und Leuchten zu bestimmen. Linsen, die einen Bestandteil von Leuchten darstellen, dienen zu Ausrichtung, Filterung oder Umformung des von der Diode ausgestrahlten Lichts. Die Linsen entscheiden zusammen mit den Dioden über wesentliche Eigenschaften der Beleuchtung, wie z. B. den Wirkungsgrad. Darüber hinaus ermöglichen optische Systeme eine präzise Beleuchtung des gewünschten Bereichs und somit die Einsparung von Energie.