Fragen und Antworten zur LED Technologie (FAQs)
LED-Beleuchtung – hochwertig und langlebig, zu einem vernünftigen Preis
Was ist unter „kompromisslosem Wärmemanagement“ zu verstehen?
Was hat die Leistungsaufnahme mit der Effizienz zu tun?
Weshalb ist eine kompakte Bauweise wichtig?
Weshalb sind hochwertige Treiberschaltungen im Gerät wichtig?
Welche Gehäusematerialien ergänzen sich optimal?
Welche Kabelmaterialien ergänzen sich optimal?
Welche Bedeutung hat die Dichtigkeit?
Gibt es Informationen zum Abdeckglas?
Welche Leuchtmittel werden eingesetzt?
Was ist unter dem Begriff „Abstrahlfarben“ zu verstehen?
Welche Bedeutung hat die Farbtemperatur?
LED Beleuchtung – hochwertig und langlebig, zu einem vernünftigen Preis
Bevor wir mit Fragen und Antworten (FAQs) ein wenig in die Tiefe gehen, möchten wir einige Worte allgemeiner Natur sagen.
„Klar ist: Die LED wird bei Beleuchtungen, d.h. bei weißem Licht, die führende Stellung in den nächsten Jahren erobern.“ Das haben wir vor ein paar Jahren geschrieben. Jetzt ist gibt es schon fast keine Leuchten ohne LEDs mehr.
LED Leuchten können weit mehr, als nur Flächen und Räume ausleuchten. Vor allem mit dem richtigen Einsatz farbiger LEDs sind ungeahnte Effekte erzielbar. Denken Sie nur an das Hervorbringen fantastische Stimmungen oder an das Akzentuieren bestimmter Bereiche. – Aber die LED-Technologie ist kompliziert. –
Unsere Ziele, unsere Strategie
Wir beschäftigen uns seit 2002 mit Hochleistungs-LEDs und deren Ansteuerungen. Je tiefer wir uns mit dieser Materie befaßten, umso deutlicher wurde, daß diese neue Technologie rein gar nichts mehr mit herkömmlichen Leuchtmitteln zu tun hat. Alle Komponenten, die an LED-Licht beteiligt sind, erfordern eine Menge Technik und spezielles Wissen. Ein optimales Produkt entsteht nur dann, wenn Eigenschaften und Besonderheiten von LEDs, vor allem die von Hochleistungs-LEDs, berücksichtigt werden. Unser Bestreben war es von Anfang an, technisch an die Grenzen zu gehen, ohne Kompromisse bei der Qualität und der Lebensdauer einzugehen, wobei nicht nur die Qualität des Gehäuses und der technischen Komponenten gemeint ist, sondern auch und das besonders, die Qualität des Lichtes. Ebenso verhält es sich mit der Lebensdauer. Es macht wenig Sinn, auf eine Lebensdauer der LEDs von 60.000 Stunden hinzuarbeiten, wenn die Elektronik und das Netzteil minderwertig sind. Auch halten wir nichts davon, Geräte nach der Garantie kaputt gehen zu lassen (Stichwort: geplante Obsoleszenz). Natürlich haben hochwertige Produkte einen anderen Preis, als „Baumarkt-“ oder „China-Ware“. Aber auch diesem sensiblen Thema waren und sind wir uns immer bewußt. Oft konnten wir durch unkonventionelle Lösungen die Kosten günstig beeinflussen.
Bewertungskriterien für LED Leuchten
Welches Produkt für eine bestimmte Anwendung am geeignetsten ist, entscheidet in der Regel der Käufer. Voraussetzung ist jedoch, dass er das Wissen über die maßgeblichen Kriterien hat. Andernfalls ist eine richtige Bewertung und sinnvolle Auswahl unmöglich. Die wichtigsten Kriterien, an denen Sie sich orientieren können, wenn Sie eine hochwertige LED-Leuchte suchen, finden Sie hier.
Infos zu LED Austauschleuchtmitteln
Viele Menschen haben keine guten Erfahrungen mit LED Austauschleuchtmitteln gemacht. Die Ursachen liegen auf der Hand. LED Austauchleuchtmittel können, auf Grund des vorgegebenen konstruktiven Aufbaus, die Eigenschaften und Besonderheiten von LEDs nicht ausreichend berücksichtigen. LEDs benötigen vor allem Kühlung und eine besondere Ansteuertechnik, wenn sie lange halten und flackerfreies Licht liefern sollen. Flackerndes oder pulsierendes Licht ist häufig die Ursache für Unwohlsein oder gar Schmerzen, denn es ist Stress pur für alle lebenden Organismen.
In unserer Firma setzten wir, wohlwissend von diese Problematik, von Anfang an auf eine andere Strategie. Uns war und ist bewusst, dass die Vorteile von LEDs nur durch die Beachtung aller Eigenschaften und Besonderheiten genutzt werden können. Das bedeutet: LED Leuchtmittel, Lampengehäuse und Anwendungszweck müssen aufeinander abgestimmt sein. Diese Erkenntnis führt zwingend zu einer komplexen Betrachtungsweise bei der Entwicklung, wenn man wirklich gute LED Leuchten dem Markt anbieten will.
Was ist unter „kompromisslosem Wärmemanagement“ zu verstehen?
Unter „kompromisslosem Wärmemanagement“ verstehen wir die Summe aller notwendigen Maßnahmen, unsere LED-Leuchten vor Überhitzung zu schützen, denn Schutz vor Überhitzung bedeutet: Schaffung optimaler Bedingungen für eine lange Lebensdauer. Um dieses Ziel zu erreichen, nehmen wir auch, an Stellen wo es nötig ist, höhere Kosten in Kauf. Überhitzung kann schon entstehen, wenn ein LED-Unterwasserscheinwerfer in der Sonne, ohne Wasser, betrieben wird oder wenn die Leuchte im eingeschalteten Zustand noch in Blasenfolie eingewickelt ist. Solche Geräte wären dann, ohne Wärmemanagement, mit Sicherheit stark geschädigt oder sogar unbrauchbar. Die Praxis zeigt leider, daß unsachgemäße Handhabung keine Seltenheit ist. Dem wirken wir mit unserer Technik entgegen.
Einige Erläuterungen dazu:
Die Lebensdauer einer LED-Leuchte hängt wesentlich von den Temperaturen an den wärme-empfindlichen Stellen ab.
Besonders wärmeempfindlich sind die LEDs (= Emitter). Eine um 10 Grad höherer Temperatur an dem leuchtenden Kristall, hat eine um die Hälfte verringerte Lebensdauer zur Folge. Eine um 20 Grad höherer Temperatur, verkürzt die Lebensdauer wiederum um die Hälfte usw. Das bedeutet: Ist eine Leuchte auf eine Lebensdauer von z.B. 60.000 Stunden ausgelegt, verkürzt sich diese auf 15.000 Stunden, wenn am Kristall der Emitter 20 Grad mehr als berechnet, vorherrschen. Interessant ist aber auch, wenn man diese Tatsache andersherum betrachtet: Wenn eine Leuchte für eine LED-Lebensdauer von 60.000 Stunden berechnet wurde, bedeuten 20 Grad weniger am leuchtenden Kristall eine Erhöhung der Lebensdauer auf 240.000 Stunden. Die Beispiele verdeutlichen anschaulich, wie wichtig es ist, die vorgesehenen Temperaturen am Kristall einzuhalten.
Ebenfalls wärmeempfindlich sind die elektronischen Bauteile der Steuerelektronik. Diese müssen so gewählt werden, dass sie sich optimal für die geplante Anwendung eignen. Wir verwenden bei den hier vorgestellten Produkten ausschließlich Keramikkondensatoren. Keramikkondensatoren beinhalten keine Flüssigkeiten (was bei Elektrolytkondensatoren der Fall ist), sie unterliegen kaum einer Alterung und haben außerdem deutlich bessere Filtereigenschaften. Allerdings ist der Preis um ein Vielfaches höher als der, der üblicherweise verwendeten Elektrolytkondensatoren.
Bei der Entwicklung unserer LED-Leuchten zielen wir immer darauf hin, eine Lebensdauer von mehr als 60.000 Stunden zu erreichen. Bei Einschaltzeiten von 12 Stunden pro Tag ergibt das eine Lebenszeit von mehr als 13 Jahren! Im gewerblichen Bereich sind 10 Jahre schon eine stattliche Zahl. Im nichtgewerblichen Betrieb liegen die Einschaltzeiten wahrscheinlich erheblich unter
12 Stunden pro Tag, was die Lebenszeit natürlich noch einmal verlängert.
Um die geplante hohe Lebensdauer tatsächlich zu erzielen, ist es aus o.g. Gründen zwingend erforderlich, die LED-Leuchte temperaturabhängig zu regeln. Deshalb messen wir in unseren Leuchten, im Betrieb, an mehreren Punkten die Temperatur. Beim Überschreiten eines kritischen Wertes, dimmt die Elektronik die Helligkeit ganz langsam und dadurch unmerklich herunter, bis sich die Temperatur auf einen unkritischen Wert eingeschwungen hat. So ist die LED-Leuchte sicher vor vorzeitigem Altern geschützt.
Was hat die Leistungsaufnahme mit der Effizienz zu tun?
Zu 100 % effizient ist ein System, welches die zugeführte Leistung komplett in Nutzleistung umwandelt. Das System hätte einen Wirkungsgrad von 1 bzw. 100 %. Ein Motor, mit solchen Eigenschaften, würde im laufenden Betrieb kalt bleiben. Aber der Motor wird warm. Das sind Verluste in Form von Wärme. Ein anderes Beispiel ist die Glühlampe. Um Licht zu erzeugen, wird ein Draht erhitzt, bis er glüht. Das dabei entstehende Licht hat einen Wirkungsgrad von weniger als 5 %. Etwa 95 % wird als Wärme freigesetzt. Wir erkennen, physikalisch lassen sich Verluste, bei uns bekannten Systemen, nicht vermeiden. Aber man kann versuchen, sie zu minimieren.
Bei LED-Leuchten verfolgen die Hersteller u.a. das Ziel, mit wenig Energieeinsatz möglichst viel Licht zu erzeugen. Werden dabei die technischen Möglichkeiten konsequent ausgeschöpft, können sich die Ergebnisse sehen lassen.
Betrachten wir die einzelnen Stufen der Lichterzeugung bei LED-Leuchten einmal genauer:
- Eine Steckdose liefert 230V. Die Elektronik der Leuchte arbeitet aber mit einer Gleichspannung von 24 bis 48 Volt. Diese Wandlung übernehmen Netzteile. Sehr gute Netzteile haben eine Effizienz von 92-93 %, also 8 % sind Wärmeverluste. Die Effizienz von schlechten Netzteilen beträgt manchmal nur 85 %.
- Die nächste Stufe betrifft die LED-Treiber und die -Steuerung. Bei unserer neuesten Generation konnten wir hier eine Effizienz von etwa 95 % erreichen. Dieser Wert ist, verglichen mit anderen Leuchten, sehr gut. Deren Effizienz beträgt nicht selten an dieser Stelle nur 70 %.
- Kommen wir zu dem eigentlichen Leuchtmittel. Das sind die Leuchtdioden, die LEDs. Hier ist die Effizienz von mehreren Faktoren abhängig. Diese betreffen in erster Linie die Qualität der LEDs, aber auch die Farbe bzw. die Farbtemperatur und der CRI-Wert spielen eine Rolle. Nicht zuletzt ist die Betriebstemperatur, die wiederum vom Wärmemanagement abhängig ist, für eine hohe Effizienz verantwortlich. Sehr gute LEDs, in Verbindung mit einem kompromisslosen Wärmemanagement, können einen Wirkungsgrad von über 50% erreichen.
Wenn wir uns jetzt noch einmal die Effizienzverhältnisse ansehen, gute LED-Leuchte zur Glühlampe und schlechte LED-Leuchte zur Glühlampe, wird das Potential deutlich, was mit technisch optimal ausgereizten LED-Leuchten erreicht werden kann.
- Effizienz einer guten LED-Leuchte: 100 % x 0,92 x 0,95 x 0,5 = 43,7 % Effizienz einer Glühbirne: 5 % Ergebnis: Die gute LED-Leuchte ist fast 9 mal effizienter als eine Glühlampe.
- Effizienz einer schlechten LED-Leuchte: 100 % x 0,85 x 0,7 x 0,4 = 23,8 % Effizienz einer Glühbirne: 5 % Ergebnis: Die schlechte LED-Leuchte ist nur etwa 5 mal effizienter als eine Glühlampe.
Diese Berechnungen lassen aber auch einen Vergleich zwischen einer guten LED-Leuchte und einer schlechten zu. Eine gute LED-Leuchte ist fast doppelt so effizient wir eine schlechte.
Weshalb ist eine kompakte Bauweise wichtig?
Je kompakter die Bauweise von LED-Leuchten ist, desto besser sind die Voraussetzungen für eine gute Kühlung. Die von den LEDs und den anderen Bauteilen erzeugte Wärme muss schnellstmöglich auf die Außenhaut des Gehäuses gebracht werden. Kurze Wege sind am preiswertesten. Lange Wege muss man mit mehr wärmeleitendem Material kompensieren, was mehr Kosten verursacht und auch ein höheres Gewicht zur Folge hat.
Da die gute Kühlung für die Lebensdauer von LEDs von so extrem großer Bedeutung ist (wie im Kapitel „kompromissloses Wärmemanagement“ beschrieben), entwickelten und konstruierten wir, von Beginn an, nur LED-Leuchten mit fest verbauten LED-Modulen. Nur mit diesem Konzept ist es möglich, die Wärme von der LED und der Elektronik auf dem kürzesten Weg auf eine große Fläche, nämlich auf das Gehäuse, abzuleiten. Aus unserer Sicht sollte jede leistungsfähige LED-Leuchte, ein Kühlkörper sein. Wir denken, das dies für Leuchten-Designer in Zukunft eine anspruchsvolle Herausforderung sein wird, denn hier ist neben gestalterischen Fähigkeiten auch technisches Verständnis gefragt. Austauschbare Leuchtmittel werden keine Zukunft haben, weil bei dieser Variante ein optimaler Wärmeabtransport nicht gewährleistet ist.
Die Gehäuseform richtet sich nach der Anwendung und der Leistung. Leuchten für den Unterwasserbetrieb benötigen weniger Kühlfläche als z.B. Outdoor- oder Wohnraumleuchten mit vergleichbarer Leistung. Sollte eine LED-Leuchte doch einmal zu warm werden, ist es von großem Vorteil, wenn ihr wertvoller Inhalt durch geeignete Maßnahmen vor Zerstörung geschützt ist (siehe Kapitel „kompromissloses Wärmemanagement“).
Weshalb sind hochwertige Treiberschaltungen im Gerät wichtig?
Treiberschaltungen, im Zusammenhang mit LEDs, sind Regelelektroniken, die eine gewünschte Leistung an die Emitter liefern. Außerdem haben sie großen Einfluß auf die Lebensdauer, die Abstrahlung von Elektrosmog an die Umwelt und auf die Störanfälligkeit von außen, durch Elektrosmog über die Luft und über Kabel.
Die Treiberschaltungen der meisten LED-Leuchten befinden sich außerhalb der Gehäuse. Häufig schicken sie an die LEDs gepulste Signale, um verschiedene Helligkeiten darzustellen. Eine solche Struktur strahlt sehr viel Elektrosmog ab. Deshalb ist die Länge des Kabels vom Treiber zur Leuchte begrenzt. Die Elektrosmogbelastung kann man zwar durch gezielte Maßnahmen verringern, allerdings geht das zu Lasten der Effizienz.
Wir haben unsere Treiberschaltungen in unsere Leuchten integriert. Außerdem regeln wir die Helligkeit der LEDs mit echten Gleichstromtreibern, d.h. ohne Pulsen. Diese Art Schaltungstechnik ist sehr aufwändig und, durch die Verwendung hochwertiger Bauteile, auch mit höheren Kosten verbunden. Wir sind aber von unserem Konzept überzeugt, weil der Gesamteindruck des Lichtes sehr angenehm ist und viel harmonischer erscheint. Außer dieser optischen Wirkung hat unser Konzept noch entscheidende technische Vorteile. Diese sind: Erhöhung der Effizienz und der Lebensdauer, Senkung der Störanfälligkeit und eine äußerst geringe Abstrahlung von Elektrosmog.
Welche Gehäusematerialien ergänzen sich optimal?
Die Außenhaut einer Unterwasserleuchte muss immer aus Edelstahl oder Titan gefertigt sein. Da beide Materialien sehr schlechte Wärmeleitwerte haben, müssen die Wege des Wärmetransports entweder sehr kurz sein, oder es muss innerhalb des Gehäuses Strukturen geben, die besser leiten. Wir verwenden dafür Aluminium und Kupfer.
Bei größeren Leuchten, mit einer Edelstahlblechkonstruktion als Außenhaut, bauen wir in das Außengehäuse noch ein Innengehäuse aus Aluminium. Der Zwischenraum beider Gehäuse wird mit PUR vergossen. So kombinieren wir, für unseren Zweck, die besten Eigenschaften von beiden Materialien. Das Innengehäuse aus Aluminium verteilt die Wärme der Emitter und der Elektronik optimal auf die gesamte Fläche. Von dort leiten PUR und Edelstahl sie nach außen. Da bei dieser Bauweise Punktbelastungen vermieden werden, spielt der schlechte Wärmeleitwert von PUR und Edelstahl keine so große Rolle mehr.
| Wärmeleitwerte: | in Watt/(m*K) |
| Kupfer | 401 |
| Aluminium | 236 |
| Eisen | 80 |
| Titan | 22 |
| WNr. 1.4301 (V2A) | 15 |
| Wasser | 0,556 |
| Polyurethan | 0,245 |
| Luft | 0,026 |
Welche Kabelmaterialien ergänzen sich optimal?
Für Unterwasserscheinwerfer sind auch die Kabel ein sehr wichtiges Qualitätskriterium. Deshalb ließen wir für uns spezielle Unterwasserkabel entwickeln, die auch im Outdoorbereich hervorragende Eigenschaften aufweisen. Für den Außenmantel wählten wir das Material TPR. TPR ist ein thermoplastischer Elastomerkautschuk. Er besteht aus einer vollvulkanisierten Mischung von EPDM und Polypropylen, auch thermoplastisches Vulkanisat oder TPV genannt. Dieses Material verleiht dem Kabel Flexibilität und Abdichteigenschaften von Gummi, ermöglicht aber auch eine Verarbeitung wie die von Kunststoff. Außer den günstigen physikalischen Eigenschaften, hat TPR eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien. ASTM-Tests (D-471) zeigen eine gute Beständigkeit gegenüber Ölen, Treibstoffen, Säuren, Basen und zahlreichen Lösungsmitteln. Es wird auch als Dichtungsmaterial in der chemischen Industrie verwendet.
Bei der Isolation der Innenadern entschieden wir uns für Polypropylen (PP). PP hat, neben anderen hervorragenden Eigenschaften, eine besonders geringe Wasseraufnahmekapazität. Wichtig ist diese Eigenschaft vor allem für eine Langzeitanwendung bei Bussystemen, da u.a. Parameter wie die Leitungskapazität nicht schädlich beeinflußt werden.
Auch bei den Schirmmaterialien lassen wir nur die besten Materialien aus verzinntem Kupfer verarbeiten.
Welche Bedeutung hat die Dichtigkeit?
Damit in das Gehäuse von Unterwasserleuchten kein Wasser eindringen kann, müssen Kabel und Gehäuse komplett abgedichtet werden.
Unsere Technologie beim Kabelabdichten besteht darin, die Kabelenden im Innenraum der Leuchte, direkt nach der Kabelverschraubung, mit Einzeladern zu verlöten und die Lötstellen mit Polyurethan zu vergießen. Wir entwickelten diese Technologie, um Wassereintritt zu vermeiden, wenn das vom Gehäuse entfernte Kabelende mit Wasser oder Feuchtigkeit in Kontakt kommt. Ohne diese Maßnahme, könnte in einem solchen Fall folgendes passieren. Wenn die Leuchte durch Sonneneinstrahlung oder den Betrieb heiß wird, weitet sich die Luft in der Leuchte aus. Der Überdruck presst die Luft dann durch das Kabel an das andere Ende. Ist dieses Ende nicht dicht, wird bei der nächsten Abkühlung die möglicherweise feuchte Luft zurück in die Leuchte gezogen. Das Ergebnis ist Kondensation. Das gleiche gilt übrigens auch für Outdoorleuchten. Deshalb fertigen wir unsere Outdoorleuchten wie Unterwasserleuchten. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Außenhaut aus Aluminium hergestellt wird.
Um auch das vom Gehäuse entfernte Kabelende vor Feuchtigkeit zu schützen, setzen wir bei den Unterwasseranwendungen die 900er Steckersysteme der Firma Bulgin ein. Aber das allein genügt unseren selbstgesteckten Qualitätsansprüchen noch nicht. Zur Verbesserung der Dichtigkeit, entwickelten wir Spezialdichtungen für diese Stecker. Außerdem vergießen wir die Anschlußseite mit PUR. Ein von uns konstruiertes spezielles Montagewerkzeug erleichtert die fachgerechte Montage.
Für die Gehäuseabdichtung gibt es zwei Möglichkeiten. Haben die Leuchten ein rundes Abdeckglas, setzen wir in erster Linie O-Ringe aus FKM ein. Dieser Werkstoff ist sehr hochwertig. Bei anderen Gehäusen kommen gestanzte Flachdichtungen aus Silikon zum Einsatz. Diese Dichtungen benötigen einen sehr hohen Anpressdruck, um ihre Funktion zu gewährleisten. Unsere Gehäusekonstruktionen sind entsprechend dafür ausgelegt.
Die Summe der beschriebenen Maßnahmen ergeben eine höchstmögliche Sicherheit für einen langen Unterwasserbetrieb.
Gibt es Informationen zum Abdeckglas?
Wir verwenden bei unseren Unterwasser- und Outdoorleuchten Einscheiben-Sicherheitsglas ab
4 mm. Die Dicke richtet sich nach der abzudeckenden Fläche. Bei kleinen Flächen genügt eine Dicke von 4 mm, bei größeren Flächen setzen wir 8 mm dicke Scheiben ein. Wir bieten auch Sonderanfertigungen an, bei denen 2 dieser Scheiben mit UV Kleber miteinander verklebt werden. Der Vorteil dieser Scheiben liegt darin, daß sie selbst dann noch dicht sind, wenn die obere Scheibe zerstört wird.
Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) besteht aus einer einzigen, speziell wärmebehandelten Scheibe. Das Glas wird, während der Verarbeitung zu Einscheiben-Sicherheitsglas, auf Temperaturen oberhalb seiner Transformationstemperatur erhitzt und anschließend schlagartig wieder abgekühlt. Dabei kühlen sich die oberflächennahen Zonen des Glases schneller ab, als der innere Kern. So entsteht im Kern eine Zug- und an der Oberfläche eine Druckspannung. ESG muss immer vor der Wärmebehandlung zugeschnitten bzw. geschliffen werden. Eine nachträgliche Bearbeitung ist nur sehr eingeschränkt möglich, da die Scheibe zerbricht, wenn bei der Bearbeitung die Zugspannungs-zone erreicht wird.
ESG besitzt, durch das spezielle Wärmebehandlungsverfahren, eine höhere Stoß- und Schlagfestigkeit als normales Flachglas. Dieser Parameter läßt sich mittels des Pendelschlag-versuches nach der Norm DIN EN 12600 nachweisen. Außerdem ist das vorgespannte Glas unempfindlich gegenüber großen Temperaturunterschieden. Die Temperaturwechselbeständigkeit beträgt 200 °C.
Welche Leuchtmittel werden eingesetzt?
Bei einer LED-Leuchte sind die Leuchtdioden, aufgebracht auf einer Leiterplatte, die eigentlichen „Leuchtmittel“. LED ist die englische Abkürzung für „Light Emitting Diode“. Wörtlich übersetzt heißt das „Lichtemittierende Diode“. Auch die Bezeichnung Lumineszenz-Diode ist gängig. Es handelt sich um ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement, dessen elektrische Eigenschaften denen einer Diode entsprechen. Fließt durch eine LED elektrischer Strom in Durchlassrichtung, strahlt sie Licht ab. Welche Lichtfarbe die LED ausstrahlt, wird durch die Wellenlänge beschrieben, die vom verwendeten Kristall, also vom Halbleitermaterial und der Dotierung, abhängt. Es gibt Leuchtdioden mit Wellen-längen vom Infrarotbereich bis hin zum Ultraviolettbereich, wobei der sichtbare Bereich zwischen
380 nm und 780 nm liegt.
Für unsere LED-Leuchten verwenden wir fast ausschließlich LEDs von PHILIPS LUMILEDS, weil wir der Auffassung sind, daß diese LEDs für unsere Produkte die Besten sind. Die Gründe für unsere Entscheidung sind im Wesentlichen:
- der Rotanteil im CRI-Wert, der für eine natürliche Farbwiedergabe sehr entscheidend ist (siehe Kapittel „CRI-Wert“) und
- die prognostizierte Lebensdauer, die aus dem jeweiligen LM-80-Testreport ersichtlich ist. Der LM-80-Testreport liefert wichtige Ergebnisse, die LEDs verschiedener Hersteller vergleichbar
Bei Neuerscheinungen auf dem LED-Markt, jedoch mindestens einmal im Jahr, überprüfen wir an Hand der Datenblätter die technischen Daten der von uns eingesetzten LEDs mit denen anderer LEDs. Bis zum heutigen Zeitpunkt gab es für uns keinen Anlaß, den Hersteller zu wechseln. Selbstverständlich fließen in diesen Vergleich auch unsere jahrelangen guten Erfahrungen mit den LEDs von PHILIPS LUMILEDS ein.
Was ist unter dem Begriff „Abstrahlfarben“ zu verstehen?
Der Begriff „Abstrahlfarben“ in unserem Prospekt wird für die eingesetzten Leuchtmittel in unseren LED-Leuchten verwendet.
Im Farbbereich beschreiben die Abstrahlfarben RGBWA unsern Standard. Das sind die Farben Rot, Grün, Blau (Dunkelblau), Weiß (Warmweiß; für den Einsatz in Fontänen: Kaltweiß) und Amber
(phosphorkonvertiertes Amber). Die Farbe Amber ist uns besonders wichtig, da sich mit ihr sehr „wohltuende“ Farben mischen lassen. So läßt sich z.B., zusammen mit Rot, ein Orange mischen, das einem Sonnenuntergang ähnelt. Oder, zusammen mit Grün, können verschiedene Grün-Töne mit hoher Intensität erzeugt werden. Das von uns verwendete Amber ist keine monochromatische Farbe. Wir setzen in unsere LED-Leuchten ausschließlich phosphorkonvertiertes Amber ein, d.h. es handelt sich dabei um eine weiße LED ohne Blauanteile. Der Vorteil liegt in der Breitbandigkeit des Lichtes, welches als natürlicher wahrgenommen wird, da die Sonne, dessen Licht der Mensch als ideal empfindet, auch ein breitbandiger Strahler ist.
Welche LEDs wir bei weißer Beleuchtung verwenden, ist von der jeweiligen Anwendung abhängig. Bei Fontänen ist vor allem die Helligkeit wichtig. Deshalb verwenden wir dafür in der Regel kaltweiße LEDs, mit einem niedrigen CRI Wert (70). Diese Variante kann auch im Außenbereich sinnvoll sein.
Anders sind die Verhältnisse im Innenbereich. Hier geht es vor allem um eine natürliche Farbwiedergabe und um den Wohlfühlfaktor. Deshalb kommen im Innenbereich hauptsächlich neutrale (4000K) bis warmweiße (2700-3000K) LEDs mit einem hohen CRI-Wert (typisch ab 85) zum Einsatz. Für besonders gehobene Ansprüche gibt es auch noch Varianten mit einem typischen CRI-Wert von 95. Aber: Je höher der CRI-Wert einer LED-Leuchte ist, desto geringer ist die Helligkeit.
Nur zur Information an dieser Stelle: Die Sonne hat im Idealfall, ohne Luftverschmutzung, einen CRI-Wert von 100 (mehr dazu in den folgenden Kapiteln „CRI-Wert“ und „Farbtemperatur“).
Was sagt der „CRI-Wert“ aus?
CRI ist die englische Abkürzung für Colour Rendering Index (Farbwiedergabeindex). Der CRI-Wert ist eine äußerst wichtige Kenngröße für weißes Licht. Weißes Licht setzt sich aus mehreren Farben zusammen, d.h. aus Licht verschiedener Wellenlängen. Zusammen bilden sie ein Farbband oder auch Spektrum genannt. Wie naturgetreu die Farbe, z.B. eines Gegenstandes, wiedergegeben wird, ist davon abhängig, welche Farben sich im Spektrum des Lichtes befinden, das diesen Gegenstand beleuchtet. Anders gesagt, fehlen im Spektrum dieses Lichtes Farben, wird die natürliche Farbe des Gegenstandes verfälscht wiedergegeben. Jeder kennt den Unterschied, wenn man einen Gegenstand bei Sonnenlicht oder bei künstlicher Beleuchtung, z.B. im Kaufhaus, betrachtet. Sonnenlicht hat einen CRI-Wert von 100. Das Licht im Kaufhaus hat einen weitaus niedrigeren Wert.
Um diesbezüglich verschiedene Lichtquellen miteinander vergleichen zu können, wurden in der
DIN 6169 14 genormte Testfarben bestimmt, die für die Berechnung des CRI-Wertes maßgebend sind. Mit einem Spektroradiometer wird das reflektierte Licht der zu prüfenden Lichtquelle vermessen. Dann vergleicht man es mit der Referenzlichtquelle. Das Ergebnis sind x-verschiedene Farbwiedergabewerte, deren arithmetischer Mittelwert der CRI-Wert ist. Das x steht dabei für die Anzahl der Testfarben, die für die Messungen herangezogen wurden.
An dieser Stelle lohnt es sich, genauer hinzusehen. Wie viele Testfarben für die Berechnungen verwendet werden, wird unterschiedlich gehandhabt. Werden nur die ersten 8 von 14 Farben für die Bestimmung benutzt, erhält man als Ergebnis 8 verschiedene Farbwiedergabewerte (R1-R8). Der CRI-Wert, der sich daraus ergibt, wird auch als allgemeiner Farbwiedergabeindex Ra bezeichnet.
Die ersten 8 genormten Farben sind schwach gesättigte Farben. Die Farben 9-14 dagegen sind kräftig (gesättigt). Sie sind besonders für die Farbbrillanz verantwortlich. So läßt es sich erklären, weshalb eine weiße LED, trotz hohem CRI-Wert (basierend auf dem Ra-Wert), Schwächen bei satt roter Farbwiedergabe hat. Um beurteilen zu können, wie eine weiße LED rote Farben zum Leuchten bringt, muss auch die 9. Farbe einbezogen werden. Analog dazu ist es für die Beurteilung anderer gesättigter Farben sinnvoll, R10-R14 einzubeziehen. Zusammenfassend kann man sagen: Je mehr Farben zur Bestimmung des CRI-Wertes gemessen werden, um so genauer beschreibt dieser Wert die Qualität des Lichtes.
Für die Praxis sind diese Kenntnisse sehr wichtig, denn nur so kann für jede Anwendung das richtige Leuchtmittel gefunden werden. Um sicher zu gehen, daß die von uns verbauten LEDs die gewünschte Wirkung erzielen, verlassen wir uns nicht nur auf die Datenblätter, sondern überprüfen die LEDs regelmäßig auch mit unserem Spektrometer. Wir setzen in unseren Leuchten fast ausschließlich LEDs von PHILIPS LUMILEDS ein, weil diese, neben vielen anderen guten Eigenschaften, gerade beim R9-Anteil herausragen.
Welche Bedeutung hat die Farbtemperatur?
Ebenso wie der CRI-Wert ist auch die Farbtemperatur, gemessen in Kelvin (K), eine wichtige Kenngröße für weißes Licht, allerdings sagt sie nichts über die Qualität des Lichtes aus. Vielmehr hat sie Einfluß auf unsere Empfindungen und Stimmungen. Die bekanntesten Farbtemperaturen sind: warmweiß und kaltweiß. Aber die Palette ist groß. Jede Farbtemperatur hat eine bestimmte Wirkung, die man genau kennen sollte, wenn man gute Lösungen für die verschiedensten Anwendungen anbieten möchte.
Hier einige Beispiele:
– 2700 K (warmweiß) sorgt für Behaglichkeit, eignet sich für Wohnräume etc.
– 4000 K (neutralweiß) wirkt einladend und freundlich, eignet sich z.B. für Büros, Arztpraxen oder
Badezimmer
– 5400 K (kaltweiß) wirkt kühl, eignet sich für Räume, die sehr hell sein müssen und bei denen der
CRI-Wert nicht so eine große Rolle spielt.
Da weißes Licht immer eine Mischung von Farben ist, hat es keine bestimmte Wellenlänge. Die Anteile der Farben, im weißen Licht, sind Merkmal für die Farbtemperatur. Ist der Rotanteil groß wird das Licht als warmweiß bezeichnet. Je größer der Blauanteil ist, umso kälter erscheint das Weiß.
Aber warum wirkt Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen verschieden auf uns? Die Antwort ist einfach. Die innere Uhr aller Lebewesen auf unserer Erde wird von der Sonne „gestellt“. Ihr Licht steuert den Tag-Nacht-Rhythmus, den individuellen Biorhythmus. Betrachten wir den natürlichen Tagesablauf des Menschen. In den Morgen- bis Mittagsstunden sind im Vollspektrum des
Sonnenlichtes vermehrt Blauanteile vertreten. Über die Augen erhält der Mensch die Information, die die Ausschüttung von Melatonin, dem „Schlafhormon“, bremst. Er fühlt sich wach und leistungsfähig. In den Abendstunden wird der Blauanteil im Sonnenlichtspektrum geringer und der Rotanteil steigt. Das ist für unseren Körper das Signal, verstärkt Melatonin zu bilden. Wir werden müde und unser Organismus stellt sich auf Nacht ein. Wird dieser natürliche Ablauf über lange Zeit gestört, in dem z.B. abends künstliches Licht mit einem hohen Blauanteil auf uns wirkt, kann das schwere gesundheitliche Folgen haben.
Wir sind uns dieser Vorgänge bewußt und lassen die Kenntnis darüber in viele unserer Produkte einfließen. So entwickelten wir z.B. eine kleine LED-Einschlafleuchte, die einen Sonnenuntergang nachbildet.
Was sagt das Energielabel aus?
In der EU-Verordnung Nr. 874/2012 wird die Energieverbrauchskennzeichnung von Leuchten und Lampen festgelegt. Demnach gelten für alle Lampen, die ab dem 01.09.2013 in den Verkehr gebracht werden, neue Anforderungen an die Etikettierung bzw. Kennzeichnung. Ab dem 01.03.2014 sind auch Leuchten kennzeichnungspflichtig (jedoch nicht alle, wie weiter unten zu lesen ist). Ziel der Verordnung soll es sein, Hersteller zu motivieren, die Energieeffizienz von Lampen stetig zu verbessern und schneller neue Technologien zu entwickeln, die zu einer höheren Energieeffizienz führen. Gleichzeitig soll der Verbraucher bessere Vergleichsmöglichkeiten bekommen, um sich für energieeffiziente Produkte entscheiden zu können.
Wir sehen, der Gesetzgeber unterscheidet zwischen Lampen und Leuchten. Jeder Begriff beschreibt ein eigenständiges Produkt. Die genaue Definition kann man in der Verordnung nachlesen (Artikel 2 unter 4. und 26.). Um Verwirrungen im Begriffsdschungel zu vermeiden, lesen Sie bitte, was wir in unserem Prospekt unter „LED-Leuchten“ verstehen. Wir definieren die LED-Leuchte als eine Einheit von Lampe und Leuchte, d.h. es handelt sich um ein kompaktes Gerät. Alle Komponenten werden werksseitig montiert und wir verkaufen auch nur Komplettgeräte. Wird es doch einmal erforderlich, eine Komponente auszutauschen, sollte dies immer von einem Fachmann vorgenommen werden, da man gerade bei der Anbindung an die Kühlflächen viel falsch machen kann. Zusammenfassend ist für unsere LED-Leuchten folgendes festzuhalten:
– unsere LED-Module sind in den Leuchten immer fest eingebaut,
– die LED-Module können vom Endnutzer nicht entfernt werden,
– die LED-Module werden dem Endnutzer nicht zum Kauf angeboten.
Produkte, die diese Eigenschaften ausweisen, sind von der EU-Verordnung nicht erfaßt (Artikel 1 Abs. 2 d) EU-Verordnung Nr. 874/2012). Der Gesetzgeber verlangt lediglich die Etikettierung mit dem oben abgebildeten Energielabel. Die geschweifte Klammer, die die oberen (grünen) Effizienzklassen einfaßt und auf „LED“ zeigt, soll darstellen, dass die betreffende Leuchte diesen Merkmalen entspricht. Der Hersteller des Gesamtsystems muss keinen Nachweis erbringen, das dem so ist. Folglich muss der Anwender / Verbraucher darauf vertrauen, daß er ein Produkt kauft, welches im „grünen Bereich“ liegt.
Wir sind uns der Anforderungen bewußt, die mit diesem Etikett einhergehen. Aber auch in unserem eigenen Interesse überdachten und verbesserten wir unsere Technologien permanent. Heute haben wir einen Stand erreicht, daß wir die Nachteile der LED-Technik beherrschen und die Vorteile optimal zu nutzen wissen. Unser Ziel war und ist es immer, unseren Kunden Produkte anzubieten, bei denen das technisch Machbare ausgeschöpft ist. Daß zu einem optimalen Produkt maximale Energieeffizienz, hohe Zuverlässigkeit und Qualität sowie eine lange Lebensdauer ebenso gehören, ist für uns eine Selbstverständlichkeit.
Wohin geht die Reise?
In den ersten Jahrzehnten, seit der Erfindung 1962, wurde die LED zunächst als Leuchtanzeige und zur Signalübertragung verwendet. Durch die ständige technologische Weiterentwicklung konnte man die Lichtausbeute immer mehr verbessert, so daß es Ende der 1990er Jahre schon vereinzelte Anwendungen von LED-Leuchtmitteln für den Alltag gab.
Seit dieser Zeit machte die LED-Technologie rassante Fortschritte. Immer mehr leistungsstarke effiziente Produkte eroberten den Markt. Der Wirkungsgrad von LEDs verbesserte sich in den letzten Jahren enorm. Inzwischen sind Leuchtdioden in fast allen Bereichen zu finden.
Dennoch gibt es auch bei der LED physikalische Grenzen. Je näher Entwickler und Hersteller an diese Grenzen gelangen, umso geringer ist der Zuwachs beim Wirkungsgrad. Die Kurve der ständig steigenden Lichtausbeute von LEDs flacht langsam ab. Mit Quantensprüngen diesbezüglich ist nicht mehr zu rechnen.
Das bedeutet für Hersteller von LED-Leuchten, die die neueste LED-Technologie beherrschen und optimal nutzen, daß sie sich nun vielmehr darauf konzentrieren können, neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Auch für uns ist das ein guter Zeitpunkt, unsere derzeitige Produktpalette auf dem Markt breit anzubieten, denn unsere Technologie steht, sie ist ausgereift und erprobt. Außerdem sehen wir, auf Grund dessen, keine Hürden bei einer Erweiterung unserer Produktpalette. Wir finden die Entwicklung auf diesem Gebiet überaus spannend und freuen uns darüber, vor über 15 Jahren diesen Weg eingeschlagen zu haben, denn er hat Zukunft.
Stichwörter zu dieser Seite:
LED Technologie, Wärmemanagement, Lebensdauer, Effizienz, kompakte Bauweise, LED Ansteuerung, Abstrahlfarben, CRI-Wert, Wellness und Gesundheit, flackerfrei, LED Austauschleuchtmittel
