LED -Licht. Technik, Vor- und Nachteile, Marktangebot. Autor: Dipl. Phys. Klaus Wandel

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1 LED -Licht Technik, Vor- und Nachteile, Marktangebot Autor: Dipl. Phys. Klaus Wandel 1

2 LED Grundlagen und Technik (1) LED Licht emittierende Diode (engl. light-emitting diode) besteht aus Halbleiter- Materialien z.b. Gallium-Verbindungen wie Galliumarsenid, die mit Fremdatomen unterschiedlich verunreinigt (dotiert) sind. Der eine Teil ist p-dotiert hat positiv geladene Atome im Kristallgitter (unbewegliche Löcher ) Der andere Teil ist n-dotiert hat frei bewegliche Elektronen (negativ) im Zwischen- Gitter 2

3 LED Grundlagen und Technik (2) Legt man jetzt eine genau definiert elektrische Spannung an Plus auf der Seite der Löcher und Minus auf der Seite der Elektronen wandern die Elektronen zu den Löchern und rekombinieren mit den unvollständigen Atomen. Die Elektronen wechseln dabei in einen Zustand niedrigerer Energie (E E ) und geben den Überschuss als Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge (Farbe) ab (k ). Die anzulegende Spannung und die erzeugte Lichtfarbe hängen von der Kombination Der Halbleitermaterialien ab. Die Spannungen liegt meist zwischen 1 5 V. 3

4 LED Grundlagen und Technik (3) Eine LED Materialkombination hat immer eine Farbe. Wie macht man dann weißes Licht? 1. Kombination Rot-Grün-Blaue Dioden, optische Bündelung Nachteil: Weiß, aber es fehlen Farben (siehe Spektrum) 2. Blaue Diode eingehüllt in einen lumineszierenden oder phoshoreszierendenleuchtstoff. Am effizientesten ist Blaues Licht kombiniert mit rotem und grünem Leucht- Stoff. Die Qualität der Leuchstoffmischung ist entscheidend für die Vollständigkeit des Spektrums und ein gutes Weiss. SMD: Surface MountedDevice Die exakte Einhaltung der el. Spannung ist entscheidend für die Farbe des Lichts und die Haltbarkeit der LED. In LED Lampen und in LED-Leuchtmitteln versorgt daher eine Regelelektronik die LED mit einer gleichbleibenden Spannung. Diese Elektronik ist i.d.r. der begrenzende Faktor für Lebensdauer und die Anzahl der Schaltzyklen der Lampe / Leuchtmittel. 4

5 LED Vorteile und Nachteile (1) LED *) Glühlampe Halogen ESL *) Effizienz [lm/w] Brenndauer [Std] **) Schaltzyklen Hochlauf[Sek] Sofort Sofort Sofort Schadstoffe Wenig Wenig Wenig Hg *) Es wird von Markenprodukten ausgegangen **) Totalausfall, meist wegen Elektronik oder Abfall auf 70% der Effizienz; billige Angebote oft nur Std. wegen billiger Elektronik! ( Std. entspr. 11,4 Jahre) Nachteile LED: Preis ca. 2 2,5 fachhalogen, 1,3 1,5 fachesl (heute auch Billig-LEDs!!!) Abfall der Effizienz linear mit der Brenndauer, dabei oft Blauverschiebung Empfindlich gegen zu hohe Temperaturen (meist durch zu hohe Spannung) Begrenzter Öffnungswinkel, keine Kugelcharkteristik Entwicklungszyklus LEDs: Wie bei Elektronikchips zwischen 6 und 9 Monaten 5

6 LED Vorteile und Nachteile (2) Die Verbraucherzentrale NRW hat folgende Vergleichsrechnung gemacht: 6

7 LED Marktangebot (1) 7

8 LED Marktangebot (2) 8

9 LED Marktangebot (3) Neben den Leuchtmitteln, die im Internet in Baumärkten und Möbelhäusern angeboten Werden, gibt es natürlich auch alle Arten von LED-Lampen (Decken-, Hänge-, Steh-, Wand- Lampen) in vielen Designs. Sie haben meist keine austauschbaren Leuchtmittel, sondern die LEDs sind optimal ins Lampendesign integriert. 9

10 LED Orientierung beim Kauf (1) Bei der Auswahl des richtigen Leuchtmittels / Lampe folgendes beachten: Erforderliche Lichtmenge Lichtfarbe Daneben ist noch der Farbwiedergabeindex (CRI oder R a -Wert) zu beachten. Er sollte nicht unter 80 liegen (Maximum 100), um eine naturgetreue Wiedergabe von Farbtönen zu gewährleisten. Für Kunstwerke mindestens

11 LED Orientierung beim Kauf (2) Bei der Auswahl des richtigen Leuchtmittels / Lampe folgendes beachten: Öffnungswinkel des Lichtkegels Brauche ich ein gerichtetes Licht z.b. für eine Leselampe ist ein enger Lichtkegel Sinnvoll. Will ich einen Raum ausleuchten mit Steh- oder Hängelampe, brauche ich eine kugelförmige Charakteristik Dimmbarkeit Es funktioniert nicht jede dimmbare LED-Lampe mit jedem Dimmer. Man muss anhand der Angaben des Lampenherstellers (z.b. im Internet) prüfen, ob ein vorhandener Dimmer funktioniert oder nicht, bzw. einen empfohlenen kaufen. Möglichst einen, der von mehreren Herstellern empfohlen wird. 11

12 LED Orientierung beim Kauf (3) Die Stiftung Warentest erläutert zu den Symbolen auf den Leuchtmittelverpackungen: 12