Von der Glühlampe zur LED

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1 Von der Glühlampe zur LED Lampentechnologien im Vergleich Referent: Christoph Seidel IDV GmbH Donnerstag,

2 Kunstlicht - vom Lagerfeuer zur LED > Jahre: Feuer als Wärmeund Lichtquelle > Jahre: erste Öllampen 200 n. Chr.: erste Kerzen 1792: erste Gasbeleuchtung 1864: erste Leuchtstofflampen 1879: Erfindung der Glühlampe 1938: Leuchtstoffröhren 1953: Halogenlampen 1960: Metalldampflampen 1962: erste LED 1980: Kompaktleuchtstofflampen 1995: erste LED m. weißem Licht Buchtitel 2

3 LED und ESL sparen am meisten 3

4 Beispiel: Alternativen zur 60W Glühlampe Lampentyp Leistung (W) Lichtstrom (lm) Lebensdauer (h) Kaufpreis Glühlampe (Ø 685) Stromkosten pro Jahr < 1 ca. 16,20 Halogenlampe min ,50 ca. 11,50 ESL / LS-Lampe min ca. 3,50 LED-Lampe 9-12 min ca. 2,70 *Äquivalenz gem. EU-Verordnung 244/2009 4

5 Stromkosten im Vergleich LED & ESL sind am preiswertesten Ø-Stromkosten pro Jahr (1.000h Leuchtdauer, 2,7h täglich), Strompreis 0,27 Euro/kWh Glühlampe EcoHalogenlampe Energiesparlampe LED-Lampe Lebensdauer 1.000h Lebensdauer 2.000h Lebensdauer h Lebensdauer h Watt Euro Watt Euro Watt Euro Watt Euro 15 4, ,81 2 0, , ,86 6 1,62 5 1, , ,56 8 2,16 7 1, , , , , , , , , , , ,13 Kosten pro Stunden: (Stromkosten x 10) + (Lampenkosten x Stückzahl) 5

6 Temperaturstrahler Glühlampen Allgebrauchslampen ( ) Reflektorglühlampen (weitgehend ) Spezialglühlampen Eco-Halogenlampen (HV/NV) Hochvolt-Halogenlampen Niedervolt-Halogenlampen Reflektorlampen Sockellampen Speziallampen 6

7 EcoHalogen-Glühlampe + genau die gewohnte Bauformen + hervorragende Farbwiedergabe + sehr gute Lichtverteilung + sofort hell + standardmäßig sehr gut dimmbar + Lichtfarbe warmweiß + günstige Anschaffung unwirtschaftlich, nur lm/w (30% Stromeinsparung, Energiekl. D) wird sehr heiß nur 2.000h Lebensdauer stoßempfindlich Ausphasung

8 Aufbau Hochvolt-Halogenlampe Pons Bildwörterbuch 8

9 Entladungslampen Niederdrucklampen Leuchtstoffröhren (FL) Kompaktleuchtstofflampen (ESL) Stecksockellampen (KLL) Hochdrucklampen Halogen-Metalldampf (CDM, HCI, HSI, HQI, MHN) Natriumdampf (HS) Quecksilberdampf (4/2015 ) 9

10 Kompaktleuchtstofflampe + Preis-Leistung gut bis sehr gut (hohe Lichtströme!) + wirtschaftlich: lm/w + gute bis sehr gute Farbwiedergabe + gute Lichtverteilung + bis zu h Lebensdauer + Lichtfarben von K ± Spezialmodelle dimmbar Aufstartzeit stoßempfindlich (Splitterschutz!) Quecksilber bzw. Amalgam (Recycling) Effizienzklasse A, A+ 10

11 Leuchtstoffröhre + Preis-Leistung hervorragend + wirtschaftlich: lm/w + sehr gute Farbwiedergabe + gute Lichtverteilung + bis zu h Lebensdauer + Lichtfarben von K ± mit speziellen EVG dimmbar bruchempfindlich (Splitterschutz) enthält Quecksilber bzw. Amalgam Effizienzklasse A, A+ 11

12 Prinzip Leuchtstofflampe 12

13 Halogen-Metalldampflampe + Preis-Leistung sehr gut + wirtschaftlich: ca. 95 lm/w + gute/sehr gute Farbwiedergabe (80-96) + sehr gute Lichtverteilung bis zu h Lebensdauer + Lichtfarben von K ± nur spezielle Modelle dimmbar (EVG) Startververhalten, kein Heißwiederstart Alterungsverhalten, Lichtstromverlust Quecksilber, früher auch Thorium sehr heiß, können Platzen Effizienzklasse A, A+ 13

14 Prinzip Halogen-Metalldampflampe Abb. Osram 14

15 LED/Leuchtdioden (SSL) LED LED-Lampen/Leuchten LED-Spots/Reflektoren LED-Module LED-Bänder LED-Röhren OLED OLED-Kacheln OLED-Displaybeleuchtung 15

16 LED-Lampe + Preis-Leistung gut bis hervorragend + Wirtschaftlich: sehr hohe Lichtausbeute bis h Lebensdauer + gute bis sehr gute Farbwiedergabe + Lichtfarben von K, RGB-Ansteuerung möglich + sofort hell + meist sehr robust + quecksilberfrei (Recycling) ± Spezialmodelle dimmbar ± Lichtverteilung modellabhängig ± Kaufpreis relativ hoch (Preisniveau sinkt) Ja, ich bin eine LED Effizienzklasse A, A+, A++ 16

17 Prinzip von LEDs Eine LED ist ein Silizium-Kristall aus zwei entgegengesetzt geladenen Schichten. Auf der einen Seite herrscht ein Überschuss an Elektronen. Auf der anderen Seite besteht ein Mangel an Elektronen (Löcher). Der Strom kann nur in eine Richtung fließen (Halbleiter). Unter Spannung fallen die überzähligen Elektronen in der Übergangsschicht (Sperrschicht) in die Löcher und geben ihre Energie in Form von Licht (und Wärme) ab (Elektrolumineszenz). 17

18 Grunddesign von LEDs Aufbau von LED-Chips Eine blaue LED wird zur Erzeugung weißen Lichts in Leuchtstoff eingebettet. Ein Optisches System übernimmt die Lichtsteuerung. Montagefertige SMD-LED-Einheit 18

19 LEDs bleiben kühl 19

20 LEDs brauchen's kühl Archiv: Vogel Business Media Beispiel für die Alterung einer LED bei höheren Temperaturen. Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Langzeitqualität von LED-Lampen. 20

21 LEDs sterben langsam 21

22 Farbhomogenität durch Binning Produktionstechnisch bedingt variieren die Farbewerte von LEDs. Die Sortierung nach gleichen Farbwerten heißt Binning. Die ANSI-Norm definiert Ellipsen, in denen Bins mit einheitlichen Farbwerte liegen sollen. 22

23 Lichtverteilung bei LED-Lampen Typische Ausleuchtungswinkel bei nicht-gerichteten LED-Lampen 23

24 Halbwertswinkel bei Leuchten und Spots An den Grenzen des Halbwertswinkels beträgt die Lichtstärke die Hälfte der maximalen Lichtstärke. 24

25 LED Reflektorlampen / Spots 25

26 Klassische Reflektorlampe Gleichmäßige Verteilung des Lichts bei einer Parabolspiegel-Reflektorlampe (z.b. Halogen) Vermeidung von Streulicht Optischer Wirkungsgrad bis zu 98 Prozent Gutes Erscheinungsbild 26

27 LED-Spot mit Linsentechnik Mittig konzentrierte Lichtbündelung. Kritische Randkontraste, Streulicht Schattenwurf durch Überlappung Wirkungsgrad unter 90 Prozent Stark abweichendes Erscheinungsbild zu Reflektor 27

28 Beispiel 1: GU10-Pin-Spot LED-Spot mit 40 Drop-in-LEDs. Diffuse Lichtverteilung durch Kunststoffköpfe. 2,8W, keine weiteren Angaben. Anbieter: No-Name-Produkt 28

29 Beispiel 2: MR16 SMD-Spot LED-Spot mit 15 SMS-LEDs. Diffuse Lichtverteilung. 3W / 120 / 70cd Anbieter: No-Name-Produkt 29

30 Beispiel 3: GU10 SMD-Spot LED-Spot mit 7 SMD-LEDs. Konzentrierte Lichtverteilung (Reflektor), Glaskörper 1W / 20 / 240cd - Anbieter: No-Name-Produkt 30

31 Beispiel 4: GU10 Linsen-Spot LED-Spot mit 2 HighPower-LEDs. Lichtsteuerung durch Linsenoptik. 4,5W / 35 / 480cd - Anbieter: Marke 31

32 Beispiel 5: GU10 Prisma-Spot Dimmbarer LED-Spot mit COB-LED. Lichtsteuerung durch Reflektor und Linsenoptik. 4W / 35 / 600cd Anbieter: Marke 32

33 Beispiel 6: GU10 Diffusor-Spot LED-Reflektor-Spot mit einer COB-LED und Streuscheibe. 4W / 35 / 300cd Anbieter: Marke 33

34 Beispiel 7: GU10 Reflektor-Spot LED-Reflektor-Spot mit zentralem Wärmeleitsteg (TCH) und zwei COB-LED. 4W / 24 / 800cd Anbieter: Marke 34

35 Beispiel 8: GU10 Glas-Reflektor LED-Reflektor-Spot mit durchscheinendem Glaskörper, Aluminium-Reflektor, Prisma und COB-LED 5W / 24 o. 35 / 345lm Anbieter: Marke 35

36 LED-NV-Lampen Dimmen mit elektronischen Phasenabschnittsdimmern Viele Kombinationen aus Trafos und Dimmern, daher keine Funktionsgarantie Dimmer- und Trafo Empfehlungen: >> DownloadCentre >> Tools & Services >> Produkte & Lösungen 36

37 12V LED-NV-Lampen Maximal-/Mindestlast-Problematik In Bezug auf die Mindest- und Maximallast an einem Trafo verhalten sich NV-LED-Spots i.d.r. wie entsprechende Halogenspots: 3-5W LED-Spot = ca. 20W Halogenspot 6W LED-Spot = ca. 35W Halogenspot 8W LED-Spot = ca. 50W Halogenspot 37

38 Der Äquivalenz-Vergleich bei LED-Spots ist kompliziert! Auszug aus EU-VO 1194/

39 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie Fragen? 39