Was bereits heute mit aktueller LED-Technik möglich ist

Autor / Redakteur: Mark Patrick* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

LEDs spielen mittlerweile bei der Beleuchtung eine unangefochtene Führungsrolle. Dabei hat sich die Technik in den letzten Jahren enorm verbessert. Was aktuell mit LEDs möglich ist, zeigt unser Beitrag.

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Der Petersplatz in Rom wird mit 130 neutralweißen LEDs beleuchtet. Das Beispiel zeigt, dass sich die Beleuchtung mit LEDs etabliert hat.
Der Petersplatz in Rom wird mit 130 neutralweißen LEDs beleuchtet. Das Beispiel zeigt, dass sich die Beleuchtung mit LEDs etabliert hat.
(Bild: Governatorato S.C.V. – Direzione dei Musei)

In den letzten Jahren haben sich Hochleistungs-LEDs enorm entwickelt: so haben sie bei den Parametern Ausgangsleistung und Lichtstärke zugelegt. Bewährt hat sich die LED-Technik sowohl im Gebäude als auch im Freien. So wird seit Oktober 2016 der Petersplatz in Rom von mehr als 130 neutralweißen LED-Leuchten von Osram illuminiert.

Die Entwicklungslabore der führenden LED-Hersteller arbeiten an immer leistungsstärkeren Dioden. Ihr Schwerpunkt verlagert sich jedoch langsam hin zur Optimierung der Produktperformance, um anderen praktischen und ästhetischen Anforderungen gerecht zu werden.

Ein wichtiges Stichwort ist die Qualität des Lichts. In den letzten beiden Jahren nahm die Effizienz hinsichtlich Lumen pro Quadratmillimeter und Lumen pro Watt kontinuierlich zu. Die Leuchtenhersteller sind damit in der Lage, die Nachfolgegenerationen ihrer aktuell erfolgreichen Produkte weiter zu optimieren: Neuere, bessere Geräte mit den gleichen Abmessungen wie ihre Vorgänger beschleunigen die Markteinführung, senken die Kosten und eine aufwendige Überarbeitung ist überflüssig.

So hat der amerikanische LED-Hersteller Cree mit der Serie XP-L eine Hochleistungs-LED vorgestellt, deren Lumenwerte und Lichtausbeute um sieben bzw. 15 Prozent höher sind. In der Branche ist eine hohe Flächeneffizienz unerlässlich und das Progress Committee der Illuminating Engineering Society of North America lobte kürzlich drei LEDs der Serien Oslon und Durius von Osram für ihre hohe Lichtausbeute und ihre geringe Größe.

Erste gehäuselose LED auf den Markt

Mithilfe aktueller Generationen kompletter LEDs, darunter Serien wie die XP-L von Cree und die Luxeon Core von Lumileds sowie kompakter Chip-On-Board-Bauteilen (COB), können Designer ihre Produkte problemlos weiterentwickeln. Doch auch LEDs ohne Gehäuse sind seit 2016 auf dem Vormarsch. Seoul Semiconductor produziert mit seiner Wicop-Familie als erster Anbieter gehäusefreie Bauelemente für den Massenmarkt, die auf Komponenten wie Lead-Frame und Bonddrähte verzichten und dadurch kosteneffizienter und kleiner sind.

Mit der Wicop-LED konnte Seoul Semiconductor die Lichteffizienz von gehäuselosen LEDs entscheidend optimieren: Die Produkte liefern mehr Lumen pro Watt als konventionelle fertige Hochleistungs-LEDs oder andere Chip-Scale-Package-Bauelemente.

Die Qualität des Lichts entscheidet

Es ist mit modernen LEDs heute problemlos möglich, große Säle und Freiflächen zu beleuchten. Vielmehr setzen die Hersteller auf die Qualität des Lichts. Gegen Ende 2015 veröffentlichte die IES den Farbwiedergabeindex TM30-15, mit dem Designer ein größeres Spektrum an Farben präziser als mit dem traditionellen Farbwiedergabeindex Ra (Colour Rendering Index) erzeugen können, der lediglich die durchschnittliche Farbtreue in Relation zu einer idealen Lichtquelle ausdrückt.

Obwohl der CRI künstlich hochgetrieben werden kann, liegt seine Bedeutung vor allem in seiner Einfachheit. Es bleibt abzuwarten, ob der sehr viel komplexere TM30-15 sich in der Branche durchsetzen oder überhaupt verstanden werden wird. Leuchtmittelhersteller und Designer beginnen jedoch zu erkennen, dass sie Licht auf gänzlich neue Weise individuell gestalten können, was ganz neue Anwendungsbereiche eröffnet.

Ein wachsendes Anwendungsfeld für Speziallicht mit LEDs ist die Pflanzenbeleuchtung. Große LED-Hersteller haben speziell für diesen Markt entsprechende Produkte vorgestellt, darunter die Luxeon SunPlus von Lumileds und die Serien XQ-E und XP-E von Cree. Aber auch Osram Opto Semiconductors bietet spezielle LEDs in diesem Segment an.

Speziallicht für Pflanzen

Die Leuchten erzeugen Spektren, die die Fotosynthese begünstigen. So können Bauern ihr Know-how über den Anbau in Gewächshäusern – beispielsweise Faktoren wie Temperatur und Kohlendioxidkonzentration in der Luft – mit leistungsstarker LED-gestützter Beleuchtung kombinieren und so die Wachstumszeit verkürzen und den Geschmack sowie die Ausbeute ihrer Ernte optimieren. Solche LEDs bieten ein ganz schmales Spektrum an Licht, das für das Wachstum der Pflanzen notwendig ist. Gleichzeitig sorgen die effizienten LEDs für niedrige Betriebskosten. Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt auch die Nachfrage nach Lebensmitteln.

Der Erfolg der Beleuchtung von Pflanzen ist ein Beispiel für die Vorteile, wenn sich LEDs steuern lassen. Doch wenn man von der Qualität des Lichts spricht, dann ist vor allem das Thema Human Centric Lighting und die entsprechende Entwicklung von Produkten gemeint. Gesteuerte LEDs sollen nicht nur die Gesundheit, sondern auch das Wohlbefinden und die Produktivität von Menschen fördern.

Vernetzte Leuchten via Bluetooth

Bei der sogenannten Smart-Lighting-Revolution spielen LEDs eine bedeutende Rolle. So lassen sich Leuchten per Bluetooth-Mesh vernetzen: Die Leuchten im Haus, Büro oder einer Fabrik können über Bluetooth mit dem Smartphone gesteuert werden. Die Bluetooth SIG hat 2015 eine Arbeitsgruppe ins Leben gerufen, um verschiedene Strategien zu evaluieren. Der offizielle Bluetooth-Mesh-Standard wird vermutlich auf der CSRmesh-Technik basieren, die bereits für netzwerkfähige Bluetooth-Funkmodule wie MeshConnect von CEL eingesetzt wird.

Die Integration von LED-Leuchten in intelligente Netzwerke wird einfacher und auch die Integration in die Leistungsinfrastruktur von Gebäuden sollte verstärkt in Angriff genommen werden. Einen AC/DC- und DC/DC-Wandler in jede einzelne Fassung zu integrieren ist nicht nur kostspielig, sondern verschwendet auch Energie. Abhilfe verspricht Power over Ethernet (PoE): die Verluste bei der Leistungsumwandlung werden minimiert und die Ausgaben gesenkt. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich Strom und Steuersignale über das gleiche selbe Netzwerkkabel übertragen lassen.

Im Jahr 2016 wurde Distributed Low-Voltage Power (DLVP) eingeführt. Wie PoE wird auch DLVP von den Class-2-Stromvorgaben von 100 W und 60 V begrenzt. PoE ist zwar für intelligente Beleuchtung als Teil des vernetzten Gebäudes besser geeignet, mit DLVP können jedoch – sofern es zu einem offenen Standard wird – die Kosten für Beleuchtungsanlagen gesenkt werden.

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* Mark Patrick ist Supplier Marketing Manager bei Mouser Electronics Inc. in Mansfield/USA.

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