LED Beleuchtung, Wissen von A-Z über LED und Beleuchtung

 

A

 


ALTERUNG



LED Kristalle altern durch Vergrößerung der Fehlstellen. Dieser Effekt tritt grundsätzlich bei allen Materialtypen auf. Hohe Temperaturen verkürzen die Lebenszeit drastisch. Sie entstehen hauptsächlich durch Eigenwärme, das thermische Management (?>) von LED Strahlern bzw. Lampen ist daher extrem wichtig. LED Leuchten fallen in der Regel nicht plötzlich aus sondern werden mit der Zeit immer schwächer. Als Ende der Lebensdauer gilt eine Lichtabgabe von 70 % des ursprünglichen Wertes.

 

B

 


BELEUCHTUNGSPLAN



Hierbei handelt es sich um den Plan, wie eine Beleuchtung z.B. eine Produktionshalle ausleuchtet, in welcher Höhe sie montiert wird, welche Maße die Halle hat, wie viele Leuchtmittel mit welcher Leistung eingesetzt werden und welche Arbeitsbereiche und unmittelbaren Umgebungsbereiche es gibt. Mit einem beschlossenen Beleuchtungsplan wird ein Projekt umgesetzt und er enthält auch alle wichtigen Informationen für die Installation. Sollten sich dabei Änderungen ergeben, so werden diese in den Plan übernommen. 

 

 

 


BELEUCHTUNG AM ARBEITSPLATZ



Ein Arbeitsplatz wird lt. DIN 12464-1 unterschieden in den Bereich der Sehaufgabe und den unmittelbaren Umgebungsbereich. Liegen mehrere Bereiche einer Sehaufgabe eng bei einander, so werden diese zu einem Arbeitsbereich zusammen gefasst. Hier muss die gleiche Lichtmenge vorhanden sein, wie im einzelnen Bereich der Sehaufgabe. Die DIN Norm gibt für einzelnen Bereiche Mindestanforderungen für die Lichtmenge vor. Diese dürfen nicht unterschritten werden und gelten als Wartungswerte. Das bedeutet, dass beim erreichen dieser Lichtwerte das Leuchtmittel gewechselt werden muss.

 

C

 


CANDELA (cd)



ist die Einheit für die Leuchtdichte, die von dem Reflexionsgrad einer Oberfläche und die darauf auftreffende Beleuchtungsstärke bestimmt wird. Mit einer steigenden Leuchtdichte erhöht sich auch  die Sehschärfe und die Kontrastempfindlichkeit des Auges. Bei einer dunkler  en Umgebung, die viel Lichtstrom „schluckt“, empfiehlt sich also eine stärkere Lichtquelle um eine optimale Sehleistung sicher zu stellen.

 

D

 


DIMMBARKEIT



Bei den meisten LED Leuchtmitteln besteht die Möglichkeit, diese zu dimmen. Dabei kann die Leuchtstärke individuell eingestellt werden. So kann z.B. der Energieverbrauch am Tag und in der Nacht noch einmal optimiert werden. Ältere Wrbeitnehmer benötigen deutlich mehr Lichtmenge zum erledigen einer Sehaufgabe als junge Kollegen. Bei Kontrollfunktionen wie z.B. dem Durchleuchten von Folien und Platten kann die Lichtmenge individuell an die Dicke angepasst werden.

 

F

 


FARBEN (LICHTFARBEN)



Die Einheit für die Lichtfarbe wird in KELVIN angegeben. Es gilt folgende Einteilung:
Kleiner (<) 3300 Kelvin  =  warm weiße Lichtfarbe
3300 bis 5300 Kelvin     =  neutral weiße Lichtfarbe
Größer (>) 5300 Kelvin  =  Tageslicht weiße Lichtfarbe
 

H

 


HALBLEITERMATERIALIEN



Die unterschiedlichen Lichtfarben (Spektralbereiche) werden bei der LED Technik durch die Wahl von verschiedenen Halbleitermaterialen und Dotierungen erzeugt. Der Einsatz folgender Materialen ist heute (Stand 2013) gängig:

 

 

Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) – rot (665 nm)

Galliumarsenidphosphid (GaAsP)  infrarot bis 1000 nm Wellenlänge

Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) – rot, orange und gelb

Galliumphosphid (GaP) – grün

Siliziumkarbid (SiC) – erste kommerzielle blaue LED; geringe Effizienz

Zinkselenid (ZnSe) – blauer Emitter, der jedoch nie die kommerzielle Reife erreichte

 

 

K

 

 


KELVIN



ist die Einheit für die Lichtfarbe, die von „warm weiß“ bis „Tageslicht“ (2400 K bis > 6500 K) heute verfügbar sind (s. FARBEN).

 

L

 


LED (Lichtemittierende Diode)



Es handelt sich hierbei um ein Halbleiter Bauelement, dass Licht ausstrahlt wenn es von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Abhängig vom Material entstehen unterschiedliche Wellenlängen, man kann somit die unterschiedlichsten Lichtfarben mit der LED erzeugen. Es wird Licht in einem begrenzten Spektralbereich abgegeben, es ist nahezu monochromatisch d.h. eine Strahlung mit einer genau definierten Frequenz. Die Glühlampe dagegen erzeugt eine Strahlung mit vielen unterschiedlichen Wellenlängen bei der Lichtabgabe.

 

 

 


LEBENSDAUER



Das Ende der Lebensdauer bei einer LED ist erreicht, wenn sie noch 70 % ihrer ursprünglichen Lichtleistung abgibt. Typische Werte sind:
Die angegebene Lebensdauer reicht von einigen hundert Stunden bei älteren 5-Watt-LEDs[5] bis zu über 100.000 Stunden (11,4 Jahre) bei mit niedrigen Strömen betriebenen LEDs. Aktuelle Hochleistungs-LEDs werden, um eine maximale Lichtausbeute zu erreichen, oft an Arbeitspunkten betrieben, bei denen ihre Lebensdauer bei 15.000 bis 30.000 Stunden liegt. Gute Hersteller von LED-Leuchten erreichen jedoch durch eine optimale Auslegung ihrer Systeme deutlich bessere Werte und garantieren bis zu 100.000 Stunden wartungsfreien Betrieb. Dies wird durch eine kostenaufwendige Selektion der Bauteile aller Komponenten (sowohl der LEDs als auch der Bauelemente des Treibers) erreicht. Auch im Handel erhältliche LED-Leuchtmittel in Glühlampenform werden mit über 25.000 Stunden bis hin zu 45.000 Stunden Lebenszeit angegeben.

 

 


LUMEN (lm)



ist die Einheit für den Lichtstrom, d.h. für die gesamte abgegebene Lichtleistung in alle Abstrahlrichtungen. Lt. Definition ist 1 lm der Lichtstrom, der von einer 1,464 mW starken Lichtquelle mit 555 nm Wellenlänge und 100% Lichtabgabe gesendet wird. Bei einer Wellenlänge von 555 nm (Nano Meter) hat das menschliche Auge seine maximale Empfindlichkeit. Das entspricht der Farbe gelbgrün. Bei einer roten Lichtquelle hat das Auge nur 10% seiner maximalen Empfindlichkeit, eine 1,464 mW starke Lichtquelle liefert hier nur 0,1 lm! Bei der Klassifizierung von Bildschirmen war diese Definition zu ungenau. 1993 hat man seitens des amerikanischen Standarisierungsinstitutes das ANSI Lumen definiert. Das ANSI-Lumen ist ein Maß für die Lichtstärke der Projektoren und steht in direktem Zusammenhang mit der Referenzbildhelligkeitsbreite (RHB) und der Raumhelligkeit.

 

 

 


LUX (lx)



ist die Einheit für den Lichtstrom (Lumen), der eine Fläche von 1 m² gleichmäßig ausleuchtet.

 

N

 


NORMEN UND RICHTLINIEN



DIN EN 12464-1 „Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen“ [Link einfügen?]
DIN EN ISO 50001 „Managementnorm für Energieeffizienz“ [Link einfügen?]
DIN EN 13201 „Aktuelle europäische Norm für „Straßenbeleuchtung“.
EuP Richtlinie 2005/32/EG = EU Richtlinie zum Ökodesign energiebetriebener Produkte.
EBPG (Energiebetriebene-Produkte-Gesetz) =  Das Gesetz setzt die EuP-Richtlinie der EU in deutsches Recht um.
ESD-Richtlinie 2006/32/EG über Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen
DIN EN 1838 „Notbeleuchtung“ [Link einfügen?] 

 

R

 


RA-WERT (Farbwiedergabe)



kennzeichnet die Farbwiedergabeeigenschaften einer Beleuchtung. Bei einem RA Wert von „100“ gibt es keine Abweichungen von der Farbe eines angestrahlten Objektes zur originalen Farbe. Ein RA Wert von „80“ sollte in Innenräumen nicht unterschritten werden. In der Industrie und im Handwerk hat dieser Farbwiedergabewert eine besondere Bedeutung, da die produzierten Waren oftmals eine spezifizierte Farbgebung haben.

 

 

 


RECYCLING



LED Beleuchtung wird in Deutschland nach dem EletroG (Elektro- und Elektronikgesetz) über die offiziellen Sammelstellen entsorgt.

 

S

 


SCHUTZKLASSEN



Schutzklassen beschreiben die Einflüsse, vor denen eine Leuchte im Arbeitsumfeld geschützt ist. Der IP Code (Ingress Protection ? Schutz vor eindringen) hat zwei Kennziffern. Die erste kennzeichnet den Schutzumfang vor dem Eindringen von Fremdkörpern, die zweite beschreibt den Schutz vor Flüssigkeiten. Ein „X“ bei einer Kennziffer steht für ungeprüft.

 

 

 


SOCKEL



LED Leuchtmittel gibt es heute in allen gängigen Sockelausführungen. Dadurch sind diese zum einen individuell austauschbar und können auch einfach andere Leuchtmitteltypen ersetzen. Dabei ist nur darauf zu achten, dass z.B bei Röhren die Verdrahtung geändert werden muss. Herkömmliche Röhren können nicht mehr in einer modifizierten Fassung betrieben werden!

 

 

 


SPEKTRALE CHARACKTERISTIK ODER SPEKTRALBEREICH



Anders als Glühlampen sind Leuchtdioden keine Wärmestrahler. Sie emittieren Licht in einem begrenzten Spektralbereich, das Licht ist nahezu monochromatisch. Deshalb sind sie beim Einsatz als Signallicht besonders effizient im Vergleich zu anderen Lichtquellen, bei denen zur Erzielung einer monochromen Farbcharakteristik Farbfilter den größten Teil des Spektrums absorbieren müssen.