LED & SIGN News

LED - Aufbau und Anwendung

Lighting Emitting Diode = lichtemittierende Diode.

Lichtwinzlinge mit Zukunft.

In den kleinsten Teilen steckt die größte Kraft.

Die Glühbirne von Edison führte vor 120 Jahren zu einschneidenden Veränderungen. Ihre Nachfolgerin, die Leuchtdiode, ist gerade dabei die Beleuchtungswelt zu revolutionieren.

Leuchtdioden oder LED basieren auf Halbleiterverbindungen, die den Strom direkt in Licht umwandeln. Bezogen auf Größe, Effektivität, Haltbarkeit und Lebensdauer verhalten sich die Leuchtdioden zu konventionellen Glühlampen wie Halbleiterdioden zu Röhrendioden.

Die LED wird die Beleuchtungstechnik in ähnlicher Weise verändern, wie die Halbleitertechnologie schon die Elektronik verändert hat.

Bedrahtete Leuchtdiode.

Diese Bauform war der Anfang von industriell gefertigten Leuchtdioden. Bedrahtete Leuchtdioden werden heute noch als Einzelleuchtmittel in Elektrogeräte und/oder Punktbeleuchtung angewendet.

Als Leuchtmittel in der Architektur- oder Werbebeleuchtung wurde diese Form, zum größten Teil, durch die SMD oder COB Bauart ersetzt. Siehe unten.

COB (Chip On Board) - LED-Platine.

Häufige Anwendung findet diese Bauform bei Flächenlicht / Displays. Hier wird der LED-Chip direkt auf die Platinen "gebondet". Durch die hohe Anzahl der Einzelchips und hohem Lichtwinkel erreicht man eine homogene Flächenbeleuchtung ohne "Punkteffekt". Die Lichtleistung war bisher bei ca. 40 Lumen/Watt. Neue Entwicklungen erreichen jetzt schon 80 Lumen/Watt.

Der bisherige Nachteil der hohen Anzahl an LED-Chips auf einer Platine ist die enorme Wärmeentwicklung, die kontraproduktiv der Leuchtdauer ist. Aber auch dies scheint man durch neue Platinenlegierungen in den Griff zu bekommen.

SMD (Surface Mounted Device) - LED.

Ist die z.Zt. effizienteste und weitverbreitete Bauart. Diese LED erzeugt die höchste Bandbreite der Lichtfarben und kann durch die Aufmontage auf einem Aluminiumträger die Wärme am besten ableiten. Daher erreichen diese, schon käuflich zu erwerbenden LED-Chips, heute bis 150 Lumen / Watt Lichtleistung. Dieser Technik wird die größte Chance in der Zukunft zugesprochen.

Bedrahtete Leuchtdiode
COB (Chip On Board) - LED-Platine
SMD (Surface Mounted Device) - LED

Licht - Einmaleins

Lichtstrom (Einheit: Lumen, lm)

"gesamte Lichtleitung einer Leuchte (Lampe), inkl. Konverterverlust!" Als Lichtstrom bezeichnet man die gesamte, von einer Lichtquelle abgegebenen Strahlungsleistung, die mit der spektralen (erkennbaren) Augenempfindlichkeit bewertet wird. Der Lichtstrom wird verwendet, wenn die gesamte Lichtmenge einer Lichtquelle beurteilt werden soll.

Lichtausbeute (lm/W)

"Lichtstrom pro elektrischer Leistung" Die Lichtausbeute ist ein Maß für den Lichtstrom, der aus einem Watt elektrischer Energie gewonnen wird. Die Lichtausbeute wird verwendet, um die Effektivität von unterschiedlichen Lichtquellen zu beurteilen und zu vergleichen.

Lichtstärke (Einheit: Candela, cd)

"Lichtstrom pro Raumwinkel" Eine Lichtquelle strahlt ihren Lichtstrom, im allgemeinen, in verschiedene Richtungen unterschiedlich stark aus. Die Intensität, des in in einer bestimmten Richtung (Reflektor) abgestrahlten Lichtes, wird als Lichtstärke bezeichnet.

Leuchtdichte

(Einheit: Candela pro qm, cd/qm) "Empfundene Helligkeit einer Fläche" Die Leuchtdichte ist ein Maß für die Helligkeit. Lichtstärke pro leuchtender Fläche. Die Leuchtdichte einer Lichtquelle oder einer beleuchteten Fläche ist maßgebend für den wahrgenommenen Helligkeitseindruck.

Beleuchtungsstärke (Einheit: Lux, lx)

"Lichtstrom pro beleuchteter Fläche" Die Beleuchtungsstärke gibt das Verhältnis des auffallenden Lichtstroms zu einer beleuchteten Fläche an.

Raumwinkel (Einheit: Steradiant, sr)

Der Raumwinkel ist ein Maß für die Größe eines kegelförmigen Raumes, den die Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle zum Rand der Fläche verlaufen, einschließen.

LED - Für und Wider

> Die LED hat ein kaltes weißes Licht <

Diese Aussage ist nicht richtig. Die Farbtemperatur, Maßeinheit: Kelvin, °K beträgt bei modernen Hochleistungs- LEDs in der SMD - Technik zwischen 2700°K und 7000°K. Bei der COB - Technik schon ab 1800°K. Als ein sehr "warmes Licht" (schwache Glühbirne mit 20 W) empfinden wir bei ca. 2500°K. Eine Leuchtstoffröhre im warmen Farbton hat ca. 3500°K. Eine Leuchtstoffröhre im kühleren Farbton hat ca. 4500°K - 5500°K.

Einer der Gründe warum das LED-Licht als sehr kühl (blau) empfunden wird, basiert auf der Tatsache, dass die meisten Menschen LED als Taschenlampe oder Tagfahrtlicht von der Automobilindustrie her kennen. Die Taschenlampen sind meist mit günstigen LED-Produkten bestückt, die Ihre geringe Lichtausbeute mit einer hohen Kelvinzahl (bläulich) kaschieren. Das Tagfahrtlicht bei Fahrzeugen hat gegen die hohe Lichtintensität des Sonnenlichts "zu kämpfen" und kann nur ab ca. 5500°K optimal wahrgenommen werden.

> Die LED verfälscht die Farben <

Diese Aussage ist nicht richtig. Der Farbwiedergabewert (Ra) ist bei den QualitätsLEDs in der Regel über 90. Das Optimum sind 100. Halogenmetalldampfleuchten haben 80+. Leuchtstoffröhren 60+. Somit erzeugen QualitätsLEDs den höchsten Ra-Wert.

> Die LED Lebensdauer beträgt über 100.000 Stunden <

Diese Aussage ist nur bedingt richtig. Bei einer angegebenen Lebensdauer von und über 100.000 Stunden ist Skepsis angesagt. Viele Faktoren, wie Umgebungstemperatur und Aufbau, beeinflussen die Lebensdauer der LEDs. Ein Wert von 100.000 Stunden ist ein theoretischer Wert. Seriöse LED-Anbieter geben daher Werte zwischen 20.000 - 50.000 Stunden an.

> Die LED kann herkömmliche Leuchten noch nicht ersetzen <

Diese Aussage ist nicht richtig. Von der Leistungsfähigkeit (lm/W oder Lux) übertreffen, teilweise, die LED Leuchtmittel die bisherigen herkömmlichen Leuchtmittel. Ökologisch betrachtet ist die LED das umweltverträglichste Leuchtmittel. Ein Energieeinsparungsfaktor von bis zu 80 % kann, in Ausnahmen, realisiert werden. Z.B. in der Werbetechnik. Hierbei wird heute noch sehr veraltete Lichttechnik (Neon) eingesetzt. In der Architekturbeleuchtung sind bis zu 50% Energieeinsparungen möglich.

> Die LED kann herkömmliche Leuchten noch nicht ersetzen <

Die LED ist heute in aller Munde und wird als das zukunftsweisende Licht gepriesen. Setzt man nur "auf die Karte" Ökologie, ist die LED Technologie klar im Vorteil. Was man auch an den stetig neuen Produkten der Leuchtindustrie erkennt. Daher wird die LED Lichttechnik auch zum populären Marketinginstrument.

Wer LEDs einsetzt, denkt an die Umwelt und die Zukunft, so der allgemeine Tenor. Der Vorteil, außer dem populären Ruf*, ist dass Energieeinsparungen im hohen Wert erzielt werden und unsere Ressourcen schonen.

Betrachten wir den nicht unwichtigen ökonomischen Aspekt der LED. Durch die noch geringe Quantität sind die Produktionskosten höher als bei herkömmlichen Leuchtmitteln. Eine Investition in die zukunftsweisende LED Lichttechnologie ist dennoch durch die hervorragenden ökologischen Eigenschaften (Lebensdauer, fast Wartungsfrei) auf lange Frist gerechtfertigt.

* Der gute Ruf wird immer wieder durch unseriösen Handel und falschen Versprechungen geschädigt. Da ein nicht geringer Anteil Billigprodukte sind und mit fragwürdigen Zertifikaten und Leistungsangaben verkauft werden, die nicht richtig sind, ist dies für den seriösen Händler und Produzent kontraproduktiv.

> Wie erkenne ich minderwertige Qualität? <

Dies ist für den Laien sehr schwierig. Aber es gibt Eigenschaften die auf eine minderwertige Ware hinweisen:

1. SMD und COB LED Platinen sind, bei guter Qualität (hohe Lumenzahl pro Watt), nur auf Aluminiumkörper verarbeitet. KEINE KUNSTSTOFFTRÄGER !

2. LEDs mit einer Kunststofflinse sind in der Regel nicht hochwertig. Silikon- oder Glaslinsen deuten auf ein besseres Produkt hin.

3. TÜV Rheinland - Zertifikate, CE und RoHs - Zertifikate die aus nicht europäischen Ländern sind sollte man mit Vorsicht genießen. Es müssen keineswegs Fälschungen sein. Aber die Zertifikate werden für das Auftragsland und deren Recht ausgestellt, die mit dem hohen europäischen Standard nicht zu vergleichen sind. Bei Produkten außerhalb der EU ist der Distributor für diese Produkte verantwortlich. Bei Schäden, auch evtl. Körperschäden, ist dieser in der Haftung, mit allen rechtlichen Konsequenzen!

4. Übertriebene Lumenzahlen/Watt (ab 100 lm/Watt) gekoppelt mit einer "garantierten" Lebensdauer von 100.000 Stunden sind, wie bereits erwähnt, eher ein zweifelhaftes Verkaufsargument.

Neben hochwerigen LEDs von namhaften Herstellern, sind die Zusatzkomponenten, wie Konverter, Treiber, Bus-Systeme. Aber auch hier gilt, dass Systeme auf ihre Zuverlässigkeit überprüft werden sollten, gleich wo diese hergestellt werden. Eine VDE-Klassifizierung ist hierbei ein Garant.

Unsere Erfahrungen: Auch wenn ein Anbieter absolut von den Vorteilen der "chemischen Zusammensetzung" seiner LED-Komponenten und über den einmalig guten Lichtwert referiert, so bleibt am Ende nur die vertraglich fixierte Garantieleistung und das daraus resultierende Vertrauen in Ihren Fachhändler / Hersteller.