LED Beleuchtung, die überzeugt!

Aktuell erlebt die Lichtindustrie mit der Einführung der LED-Beleuchtung einen revolutionären und tiefgreifenden Technologiewandel, der mit der Erfindung der Glühlampe oder auch mit dem Wechsel zur Leuchtstofflampe vergleichbar ist. Die Anpassung von Standards und Normen halten einem solchen umfangreichen und schnellen Wandel kaum Stand. In solchen Zeiten gibt es in der Regel keine einheitliche Sprachregelung, so dass es bisher zum Themenbereich LED unterschiedliche Kommunikationen bezüglich Qualitätskriterien und Daten gibt. Eine Verifizierung von Produkten und deren Vergleichbarkeit ist in solchen Fällen kaum gegeben. Dies führt zur Verunsicherung im Markt.

Ziel ist es daher, neben den grundlegenden Informationen zur LED auch ein einheitliches Verständnis zum Thema LED-Beleuchtung zu erlangen. Ein verlässlicher Partner für effiziente Lichtlösungen bietet mehr als innovative Produkte und eine starke Marke: Hervorragende Qualität, ein ganzheitlicher Service und engagierte, kompetente Mitarbeiter gehören bei TRILUX ebenso selbstverständlich dazu. Das alles macht TRILUX auch für Sie und Ihre Beleuchtungsideen zu einem starken und zuverlässigen Partner. Heute und in der Zukunft.

"Das gesamte Paket muss stimmen"

Die LED hat sich mittlerweile in allen Anwendungen etabliert. Aber welche wichtigen Details sind immer noch zu beachten und welche neuen Trends bestimmen die Lichtbranche?

Dietmar Zembrot, Mitglied des TRILUX Vorstands für den Bereich Technik, und Dirk Pietz, Leiter Produktmanagement, beziehen Position.

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Die LED - eines der effizientesten Leuchtmittel

Mit großem Potenzial zur Energieeinsparung

Mit einer Lebensdauer von ca. 50.000 Betriebsstunden – im Bereich der Aussenleuchten häufig auch noch wesentlich mehr – ist die LED den meisten Lichtquellen weit überlegen. Umgerechnet entspricht das 5,7 Jahren Dauerbetrieb, also 2.083 Tage lang 24 Stunden am Tag. Beeinflusst wird die Lebensdauer einer LED unter anderem von der Temperatur, von der Stromstärke und Spannung, von Feuchtigkeit, Chemikalien, Strahlung und mechanischen Kräften.

Dabei ist die Empfindlichkeit einer LED gegenüber mechanischen Einwirkungen im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln wegen fehlender beweglicher oder zerbrechlicher Teile und der kompakten Bauform jedoch relativ gering.

FAQ zu LED-Beleuchtung

Temperatur, Lichtausbeute und Lebensdauer

Einer der wichtigsten Faktoren für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer einer LED ist die Temperatur in der Sperrschicht – die sogenannte Junction Temperature Tj. Mit steigender Temperatur sinken Lichtausbeute und Lebensdauer einer LED. Deshalb kommt dem Thermomanagement eine zentrale Rolle zu.

LED oder Leuchtstofflampe

Die Entscheidung zwischen LED und Leuchtstofflampe lässt sich nicht pauschal treffen, denn sie wird von vielen verschiedenen, individuellen Rahmenbedingungen beeinflusst. In jedem Fall aber spielt die Qualität der eingesetzten Leuchtmittel eine entscheidende Rolle. TRILUX steht seit über 100 Jahren für intelligente, effiziente und innovative Lichtlösungen.Wir unterstützen Sie mit fachkundiger Beratung, um die optimale, energiesparende und kostensenkende Lichtlösung für Ihren speziellen Anwendungsfall zu finden.

Lichtstromrückgang und Totalausfall

Betrachtet man die Lebensdauer einer LED, unterscheidet man zwischen parametrischen Fehlern, d. h. einem Leistungsverlust, und einem Totalausfall. Bei einem Leistungsverlust nimmt der Lichtstrom im Laufe der Zeit ab, bis er unter einen für das jeweilige Einsatzgebiet akzeptablen Schwellenwert sinkt. Der Lichtstromrückgang der LED-Leuchten muss im Rahmen der Planung der Beleuchtungsanlage berücksichtigt werden.

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Funktionsweise einer LED

Durch das Anlegen einer Spannung an den pn-Übergang kann die Größe der Sperrschicht beeinflusst werden. Entscheidend ist dabei die Polung. Verbindet man den n-Leiter (Elektronendonator) mit der negativ geladenen Kathode, drängen von der n-Seite her Elektronen in Richtung Sperrschicht zur Anode. Gleichzeitig wandern Löcher von der p-Seite (die mit der positiv geladenen Anode verbunden ist) in Richtung Sperrschicht bzw. Kathode. Die Sperrschicht wird bei zunehmender Spannung kleiner, bis die Durchlassspannung erreicht ist und die Diode Strom leitet. Verbindet man den n-Leiter dagegen mit der positiv geladenen Anode, werden die Elektronen von der Anode angezogen, so dass sich die Sperrschicht vergrößert und kein Strom fließen kann.

Effiziente Thermomanagement

Obwohl das durch eine LED ausgestrahlte Licht keine Infrarotanteile enthält, also „kalt“ ist, entstehen bei der Rekombination im Halbleiterkristall hohe Temperaturen. Diese nahezu punktförmige Wärmelast muss durch ein ausgeklügeltes Kühlsystem abgeleitet und gleichförmig verteilt werden. Dem Prinzip nach ähnelt das LED-Kühlsystem dem eines Computerprozessors: Die Platine, auf der sich die LED befindet, ist mit einem Kühlkörper verpresst um einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten. Form und Aufbau des Kühlkörpers hängen unter anderem von der Leuchtengeometrie, dem Einbauort und dem verwendeten Material ab.

Aufbau einer LED-Komponente

Auf den ersten Blick besteht eine LED-Komponente aus einer Reihe von einfachen Bauteilen. Zentrales Element ist die eigentliche LED (lichtemittierende Diode), ein speziell dotierter Halbleiter, der die elektrische Energie in sichtbares Licht umwandelt. Dieser Prozess findet in einem sehr schmalen Bereich in der Mitte des Halbleiters statt, der sogenannten Sperrschicht oder „Junction“. Die LED selbst besitzt zwei elektrische Anschlüsse und kann auf einem thermisch leitenden Trägermaterial fixiert werden, um die während des Betriebs auftretende Wärme abzuführen. Geschützt werden diese Bauteile von einem stabilen Gehäuse, das nach oben – in Strahlungsrichtung – von einem primären optischen System (in der Regel einer kleinen Linse) abgedeckt wird.

Weißes Licht, warmes Licht?

Vergleicht man die spektrale Zusammensetzung des Lichtes verschiedener Lichtquellen, stellt man große Unterschiede fest. Kerzenlicht enthält beispielsweise einen überdurchschnittlichen Rot-Anteil und wird als warmes Licht empfunden, während das Licht einer Leuchtstoffröhre einen höheren Blau-Anteil besitzt und kälter erscheint. Da die meisten natürlichen Lichtquellen ein breites Spektrum verschiedener Wellenlängen emittieren, eignet sich die Angabe einer einzelnen Wellenlänge nicht zur Charakterisierung des weißen Lichtes. Entscheidend ist vielmehr das Verhältnis der verschiedenen Spektralanteile. Diese beschreiben die Farbtemperatur bei weißem Licht, beziehungsweise die Farbe von farbigem Licht.

LED - ein Lumineszenzstrahler

Das von einer Leuchtdiode ausgesendete Licht ist nicht wie bei der Glühlampe das Nebenprodukt eines thermischen Prozesses – es entsteht vielmehr bei einer elektrischen Reaktion innerhalb der Diode, bei der Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern in der Sperrschicht des Halbleiters. Die dabei freiwerdende Energie wird als elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich – also als Licht – emittiert. Der Wirkungsgrad der LED übertrifft den einer Glühlampe um ein Vielfaches. Rund 50 % der eingesetzten elektrischen Energie werden von einer Leuchtdiode in Licht umgewandelt.

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LED-Guide

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Zur Beleuchtungspraxis

Jeder von uns kennt die belebende Wirkung von Licht. Es macht munter und aktiviert. Es regelt unsere Tagesabläufe. Aktuelle Studien bestätigen sogar die positive Wirkung von Sonnenlicht auf die Gesundheit und die Psyche. Aber auch künstliches Licht kann das Wohlbefinden des Menschen steigern, kann konzentrationsfördernd und anregend sein. Orientiert am Sonnenlicht ist künstliches Licht damit längst mehr als nur Mittel zum Beleuchtungszweck.

Mit neuester Technik, intelligenten Lichtlösungen und Erfahrung ist es unser Anspruch, stets die bestmögliche Lichtqualität zu erreichen. Kurz gesagt: Neues Licht, das die Architektur mitprägt, die Menschen besser arbeiten lässt, positive Gefühle weckt – und dabei hocheffizient ist.

Die Entwicklung von TRILUX LEDs

Systematischer Wissensaufbau und -transfer ist speziell im Rahmen der Entwicklung von neuen Technologien wie der LED sehr wichtig. Daher engagiert sich TRILUX stark in der Vernetzung mit Grundlagen- und Anwendungsforschern, öffentlichen Einrichtungen und Standardisierungsgremien. Gemeinschaftsprojekte im Bereich LED gibt es aktuell unter anderem mit 3M, den Fraunhofer- Instituten, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), der TU Ilmenau, sowie mit OSRAM im Bereich OLED und im Bereich Lichtsteuerung mit den Tochterunternehmen BAG. Inhaltlich geht es in diesen Projekten um zukunftsweisende Themen, wie zum Beispiel die Erforschung und Entwicklung nachhaltiger Arbeits- und Bürokonzepte, eine Studie über dynamisches Licht am Büroarbeitsplatz der Zukunft oder um interaktive Systeme für die Beleuchtungssteuerung. 

Seit Februar 2010 ist TRILUX Mitglied von Zhaga, einem globalen Gremium von unterschiedlichen Firmen der Lichtindustrie. Angesichts der schnellen und nachhaltigen Entwicklung der LED-Technologie, schafft Zhaga Spezifikationen, welche die Austauschbarkeit von LED Modulen verschiedener Hersteller sicherstellen. Zhaga fokussiert sich dabei auf die mechanische, lichttechnische, thermische und elektrische Kompatibilität von LED-Modulen, Systemen und Betriebsgeräten.

Inszenieren mit Licht

Die perfekte Leuchte allein ist uns nicht genug. Denn für das richtige Licht kommt es auf das Ganze an: eine optimale, ausgewogene Lichtinszenierung. Ob in einzelnen Räumen, in ganzen Gebäudekomplexen oder in Außenbereichen: Unsere individuelle Beratung und Planungshilfe ist Ihr Schlüssel für ganzheitliche Lichtlösungen, die Energie und damit Kosten sparen. Denn wir sind mehr als nur Lieferant. Wir sind kompetenter Ansprechpartner für all Ihre Fragen rund um das Thema Licht.

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Nachhaltigkeit mit System

Langfristiges Denken und Handeln ist seit jeher ein grundlegender Bestandteil unseres Selbstverständnisses. Unser Ziel ist es, nachhaltige und energiesparende Produkte anzubieten und diese in einem verantwortungsbewussten Umgang mit Ressourcen wie Rohstoffen und Energie herzustellen. Gerade dank der LED-Technologie stoßen wir mit unseren Produkten in puncto Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Energieeffizienz in Dimensionen vor, die vor wenigen Jahren noch als unmöglich galten.

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LED-Guide 2016

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