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Beleuchtungstechnik Warum die Auswahl von LEDs Technikkompetenz erfordert

| Autor / Redakteur: Dr. Uwe Slabke * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wer LED-Leuchten installiert, muss sich über Qualitäts- und Einsatzkriterien zwingend Gedanken machen. In unserem Beitrag zeigen wir, worauf man unbedingt achten sollte.

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LED-Package: Das Bild zeigt, wie ein LED-Chip durch sehr harte Umweltbedingungen vorzeitig altert.
LED-Package: Das Bild zeigt, wie ein LED-Chip durch sehr harte Umweltbedingungen vorzeitig altert.
(Bild: LED Institut Dr. Slabke GmbH & Co. KG)

In Gebäuden – egal ob für institutionelle, kommunale oder private Nutzer – spielt die Beleuchtung bei Komfort und Energieverbrauch eine entscheidende Rolle. Leuchtmittel lassen sich schnell austauschen und Einspareffekte damit sofort realisieren. Das gilt speziell für die Lichtemittierende Dioden oder kurz LED. Sie wandeln im Vergleich zu konkurrierenden Leuchtmitteln mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad Energie in Licht um und sind bedeutend langlebiger.

Um aber objektspezifisch das geeignetste Produkt zu wählen, ist technisches Know-how bei der Planung und Umsetzung erforderlich: Welche LED erfüllt die jeweiligen Ansprüche an Langzeitstabilität, Wirtschaftlichkeit und die lichttechnischen Leistungen am besten? Welche neuen Entwicklungen zeichnen sich ab? Wie lässt sich eine LED zuverlässig betreiben?

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Qualitäts- und Einsatzkriterien einer LED in der Praxis

Um auf diese Fragen befriedigende Antworten zu erhalten, muss man sich Gedanken über Qualitäts- und Einsatzkriterien bei den LEDs machen. Aktuelle Themen zur Qualität von LED-Leuchten zielen auf ihre Lebensdauer ab: Im Markt gibt es vermehrt Produkte aus Fernost, als auch von Herstellern und Importeuren aus fachfremden Branchen. Sie verfügen oft nicht über das Fachwissen, qualitativ hochwertige LED-Lampen oder -Leuchten anzufertigen.

Bei Reklamationen, die das LED Institut Dr.Slabke bearbeitet, fallen häufig Konstruktions- und Herstellungsfehler auf. Probleme können beispielsweise dann auftauchen, wenn LEDs überbestromt werden, der thermische Pfad nicht einwandfrei oder die Verarbeitung mangelhaft ist. Das verkürzt die Lebensdauer. Wer hier Sicherheit wünscht, muss LED-Leuchten selbst prüfen oder prüfen lassen.

Auch die Auswahl von falschen oder minderwertigen Komponenten wie LEDs oder LED-Betriebsgeräte, kann den Einsatz und die Zuverlässigkeit bei der Nutzung reduzieren. Dazu gehören zu gering dimensionierte Kühlelemente, ein fehlerhaftes Thermomanagement oder Schäden durch elektrostatische Entladung (ESD). Waren diese Fehlerbilder bei der konventionellen Technik vernachlässigbar, so ist der ESD-Schutz für LED-Komponenten bereits während der Produktion nötig. Beanstandungen münden nicht selten in gerichtliche Auseinandersetzungen.

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Der LED gehört die Zukunft

Der Variantenreichtum konventioneller Lampen nimmt ab: Glühlampen dürfen nicht mehr verkauft werden; fast alle Halogenlampen werden ab 2018 verboten; Kompaktleuchtstofflampen werden kaum nachgefragt (hochgiftiger Quecksilberanteil). Das spricht dafür, dass den LEDs die Zukunft gehört. Für ihren Einsatz ist zu berücksichtigen, wie die Komponenten aufgebaut sind, wie LEDs auf bestimmte Umgebungsbedingungen reagieren und welche Performance langfristig erforderlich ist. Eine standardisierte Methode zur Langzeitprognose des Lichtstromrückgangs will die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) mit ihrer Norm 63013 schaffen. Sie soll 2017 veröffentlicht werden.

Generelle Einflussfaktoren auf den Lichtromerhalt sind die Qualität der LED und die Umgebungsbedingungen. Weiterhin sind die Materialien der LED-Chips sowie die Art und Qualität des verwendeten Phosphors ausschlaggebend. Soll der Einsatzzeitraum verbessert werden, sind beispielsweise Lebensdauerberechnungen und Alterung von Elektronikkomponenten und Materialien wie Kunststoffe mit einzubeziehen. So lassen sich die Planung und der Betrieb einer LED-Beleuchtung optimieren. Für eine gute Ökobilanz von Gebäuden sollten sich alle verwendeten Stoffe später möglichst sortenrein trennen lassen.

Die Lebensdauer einer LED-Leuchte ist im Datenblatt des Herstellers aufgeführt. Neben einem Stundenwert, beispielsweise 40.000, findet sich dort eine Angabe wie L70B20. Sie ist ein Maß für die Qualität der Alterung: Dieses Wertepaar bedeutet, dass die Leuchte nach 40.000 Stunden noch 70 Prozent des ursprünglichen Lichtstroms hat (L70). 20 Prozent aller Leuchten haben jedoch nach 40.000 Stunden weniger Lichtstrom.

Die Planung und das Facility Management müssen diesen Lichtstromrückgang berücksichtigen, um den Zeitpunkt und die Kosten einer Instandsetzung abschätzen zu können. Mit den L- und B-Werten sind auch Garantien definierbar. Bei größeren Projekten sollten der Ausfall und der Lichtstromrückgang vertraglich geregelt sein. Denn je mehr LEDs in einer Immobilie eingebaut sind, umso relevanter ist ihre Qualität: eine Effizienz von über 140 Lumen/Watt, belastbare Lebensdauer, gute Farbqualität und nachvollziehbare Datenlage. Dabei muss eine LED stets konstant mit dem vom Hersteller spezifizierten Strom und im vorgegebenen Temperaturbereich betrieben werden.

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Unser Veranstaltungstipp

Am 5. und 6. Juli findet in Düsseldorf die 6. VDI-Fachkonferenz „Lebensdauer und Zuverlässigkeit in der LED-Beleuchtung“ statt. Hier werden aktuelle Forschungsergebnisse, Konzepte und Lösungen präsentiert. Schwerpunkte sind die Themen Lebensdauerberechnung, Dauerbeständigkeit von Elektronik und Material, Ausfallanalysen und Lebensdauervorhersagen von LED-Leuchten sowie Anforderungen an intelligente Leuchten. Am 4. Juli findet der VDI-Spezialtag „Lebensdauerbetrachtung an LED-Systemen“ statt. Informationen unter: www.vdi-wissensforum.de/lebensdauer_led.

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