LED-Lampen / LED-Leuchtmittel

LED-Lampen – lichtstark, langlebig, stromsparend und vielseitig!

Die LED-Technik hat in den vergangenen Jahren eine enorme Entwicklung genommen und so heute traditionelle Leuchtmittel wie Glüh- und Gasentladungslampen weitgehend verdrängt.

LED-Leuchtmittel sind heute in allen traditionellen Lampen- und Leuchtmittelformen verfügbar. Das Portfolio reicht von der LED-Lampe in jeder beliebigen Glühlampenform bis hin zur LED-Röhrenlampe, die auch als LED-Leuchtstoffröhre oder LED-Röhre bezeichnet wird.

Der Einsatzbereich umfasst dabei die Innenbeleuchtung, die Außenbeleuchtung oder auch die Effektbeleuchtung. Zudem können sie als LED-Streifen oder als Kunstobjekt verwendet werden.

LED-Lampen / LED-Leuchtmittel: Die Vorteile

Diese modernen Halbleiterbauelemente definieren sich durch die folgenden kennzeichnenden Merkmale:

• Hohe Lichtausbeute
• geringe Wärmeentwicklung
• bis zu 9% geringerer Stromverbrauch als bspw. die Glühlampe
• enorme Langlebigkeit
• geringer Ersatz- und Wartungsaufwand
• enorme Anwendungsbreite, denn LEDs sind in beliebigen Formen und Leuchtflächen verbaubar, bis hin zur Spitzentechnologie OLED

LED-Lampen: Die Funktionsweise

LEDs sind Halbleiterbauelemente, die je nach Grundmaterial beim Anlegen einer Spannung sichtbares oder unsichtbares Licht emittieren. Da hier im Gegensatz zur Glühlampe nahezu sämtliche zugeführte Energie direkt in Licht umgesetzt wird, hat die LED einen sehr hohen Wirkungsgrad und vergleichsweise geringe Wärmeverluste.

Eine bedeutende Wärmeabstrahlung tritt im Wesentlichen nur bei stark konzentrierten Anordnungen vieler LED-Chips wie z. B. bei Scheinwerfer-Arrays und längerer Einschaltdauer auf. Zudem sorgen wärmeableitende Konstruktionselemente für eine Abführung der Verlustwärme, sodass die meisten LED-Anordnungen sich kaum signifikant erwärmen.

Entsprechend effektiv ist das Verhältnis zwischen Stromaufnahme und abgegebener Lichtleistung. Hier werden hohe Wirkungsgrade erreicht. Die Lichtleistung wird in Lumen/W ausgedrückt, sie liegt bei derzeitigen Spitzenprodukten bei etwa 175 lm/W.

LED Leuchtmittel: Die Lichtfarbe und die Farbtemperatur

Die abgestrahlte Lichtfarbe hängt vom Halbleitermaterial, zusätzlichen Beschichtungen und eingearbeiteten Filtern ab. So ist es möglich, mit den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nahezu beliebige Lichtfarben zu erzeugen – durch farbreine Abstrahlung ebenso wie durch Mischlicht.

Mehrfarbig abstrahlende LEDs bestehen aus Anordnungen von LED-Chips der drei Grundfarben, ggf. ergänzt durch weiß abstrahlende LEDs in verschiedenen Lichtfarben. Denn die mögliche Erzeugung von weißem Licht aus den drei Grundfarben ergibt ein eher unangenehmes Weißlicht. Deshalb finden wir bei sogenannten RGBW-Leuchten zusätzliche, ausschließlich weiß abstrahlende LEDs.

Speziell bei weißem Licht spielen die Farbtemperatur und die Farbwiedergabe eine große Rolle. Weißes Licht kommt in der Natur und eben auch in der künstlichen Erzeugung von Licht mit einer weiten Bandbreite vor – vom nahezu gelben Kerzenlicht bzw. Feuer bis hin zur extrem grellweißen bis bläulichen Sonneneinstrahlung. Dies spiegelt sich im Begriff der Farbtemperatur (in Kelvin ausgedrückt) wieder.

Der dabei technisch genutzte Bereich beginnt bei einer Farbtemperatur von 15 K, was dem gemütlich-warmen Schein einer Kerzenflamme entspricht, und geht bis 8 K, dem Tageslichtweiß mit hohem Blauanteil. In der Lichttechnik besonders verbreitet sind dabei die Bereiche 27 bis 3 K, als warmweiß bezeichnet, der Bereich um 4 K (neutralweiß) und 65 K (Tageslichtweiß).

Diese Unterscheidung hat ihre Funktion: Warmweißes Licht nutzen wir als unaufdringliche, gemütliche und besonders im Wohn- und Erholungsbereich genutzte Lichtfarbe, die für Entspannung und Behaglichkeit sorgt. Neutralweißes Licht empfinden wir als hell sowie anregend. Diese Lichtfarbe ist vor allem in der Allgemeinbeleuchtung verbreitet. Tageslichtweiß regt uns zu hoher Aufmerksamkeit und Konzentration an. Daher wird es sehr häufig in Arbeitsumgebungen, in Scheinwerfern oder Fahrzeugbeleuchtungen verwendet.

Die Farbwiedergabe-Qualität von LED-Licht, ausgedrückt im Farbwiedergabeindex Ra, bestimmt, wie farbrein vom Kunstlicht angestrahlte Objekte erscheinen. Hier ist es Aufgabe der LED-Entwickler, ein möglichst neutrales Farbspektrum zu erzeugen. Dies gelingt am besten mit Tageslichtweißen Lichtquellen, weil dies für unser Sehspektrum dem natürlichen Sonnenlicht (Idealwert) entspricht.

Je näher der Farbwiedergabeindex in Richtung des Idealwertes 1 geht, desto höher ist die Farbwiedergabequalität (auch Lichtqualität genannt) des LED-Leuchtmittels. Werte ab 8 Ra gelten dabei als gute Lichtqualität.

Sonderfall LED-Filament-Lampe

LED-Filamente bzw. LED-Fäden sind stabförmige und dichte Anordnungen von gehäuselosen LED-Chips auf einem Glassubstrat, die von einer speziellen Fluoreszenzschicht umgeben werden. Hier sind zahlreiche Chips in Reihe geschaltet. Die meist verwendete Betriebsspannung je Filament ist 7 V.

Filament-Lampen erfreuen sich vor allem als Dekorationsbeleuchtung, aber auch in bestimmten gläsernen Leuchten einer hohen Beliebtheit. Erreichen sie doch nicht nur die Optik der herkömmlichen Glühlampe, sondern auch deren Lichtfarbe und volle Rundumabstrahlung eines angenehmen, gemütlichen Lichts.

Hohe Lebensdauer = geringe Wartungskosten

Da LED-Leuchtmittel nur eine geringe Betriebswärme erzeugen, erreichen sie abhängig von Leistungsaufnahme und Umgebungsbedingungen eine Betriebs-Lebensdauer von bis zu 5. Betriebsstunden. Erst danach erreichen sie einen vom Hersteller definierten Restleuchtwert. Dieser Restleuchtwert kann etwa eine Lichtstromreduzierung auf 7% des Neuwertes sein. Sie fallen dann eben noch nicht aus.

Hingegen erreichen normale Glühlampen gerade einmal 2 Betriebsstunden, bevor sie durch Glühfadenbruch (durch Verschleiß, Bewegung, Schalthäufigkeit) endgültig und schlagartig ausfallen. LEDs sind auch schaltfester als Glühlampen, sie können bis zu einigen Hunderttausend Schaltzyklen erreichen. Das führt zu geringen Wartungskosten, denn je nach Leistung, Betriebsumgebung und Nutzung können Lebensdauern bis zu 3 Jahren erreicht werden.

LED-Lampen dimmen

Aufgrund der verschiedenen LED-Anordnungen und Ansteuerungsarten sind nicht alle LED-Leuchten dimmbar. Jedes LED-Leuchtmittel erfordert eine Ansteuerung, die entweder integriert oder als externes Steuergerät ausgeführt ist. Will man eine LED-Lampe dimmen, muss diese zunächst auch als dimmbar gekennzeichnet sein. Ebenso muss der ansteuernde Dimmer als LED-geeignet ausgewiesen sein. Hier kommen Phasenabschnittdimmer zum Einsatz. Ungeeignete Dimmer für Glühlampen führen zu ungewollten Effekten wie Nachleuchten, Flimmern oder sprunghaftes Wechseln der Lichtstärken.

Dimmen dient meist der Dämpfung der Lichtstärke und damit dies auch mit einer entsprechenden Anpassung der Farbtemperatur (Herabdimmen = Richtung wärmerer Lichteindruck; Heraufdimmen = weniger wärmerer Lichteindruck) einhergeht, haben einige Hersteller spezielle Leuchtmittel entwickelt. Diese erzeugen beim Dimmen einen ebensolchen Farbtemperaturverlauf zwischen der normal-warmweißen Lichtfarbe von 27 bis 3 K und der stärker gelblich abgedimmten Lichtfarbe bis herab auf 15 K.

Die entsprechenden Technologien werden von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich benannt wie z. B. WarmGlow oder DimTone bei Philips, GlowDim bei OSRAM oder Dim to Warm bei Megaman.

Alle gängigen Bauformen, alle gängigen Sockel und Versorgungsspannungen verfügbar

LED-Leuchten sind neben modernen Spezialformen wie LED-Streifen oder COB-Anordnungen (gehäuselose LED-Chips zu einer Leuchtfläche zusammengefasst und mit einer gemeinsamen Schutz-/Filterschicht überzogen) heute in allen Leistungsklassen, Bauformen („LED-Glühbirne”, Halogenlampe etc.) und Sockelformen verfügbar. Ob E14 Glühbirne, E27, GU5.3, G9, GU1 oder als LED-Röhren, die die herkömmliche Leuchtstoffröhre ersetzt, ob mit oder ohne Reflektor – LED-Lampen sind für das komplette Anwendungsspektrum herkömmlicher Leuchtmittel einsetzbar.