LEDs: langlebig, robust und sehr sparsam

Übersicht gängiger LED-Retrofitlampen (oben), LED-Stripes (2. Reihe), LED-Module und LED-Packages (unten). Inzwischen gibt es für jede Anwendung die passende LED-Lösung.

Klein, robust und energieeffizient: LEDs haben sich binnen kürzester Zeit vom Signalanzeiger zu Stars der Beleuchtung entwickelt. Die Leuchtdioden – in der englischen Bezeichnung Light Emitting Diodes (LEDs) oder auf Deutsch Licht emittierende Dioden – begegnen uns überall im Alltag. Seit langem werden sie in Taschenlampen, Garten- und Büroleuchten und Orientierungsleuchten genutzt. Inzwischen haben sie fast alle Bereiche der Allgemeinbeleuchtung erobert.

Zu ihren Vorteilen zählen:

  • niedriger Stromverbrauch,
  • geringe Leistungsaufnahme,
  • lange Lebensdauer,
  • keine UV- oder IR-Strahlung,
  • sie entwickeln kaum Wärme,
  • weitgehend resistent gegen Erschütterungen,
  • extrem wenige Frühausfälle,
  • sehr kompakte Bauweise und
  • einfach zu steuern.

LED-Leuchten und LED-Lichtquellen

LEDs spielen ihre vielen Vorteile vor allem in speziell konstruierten LED-Leuchten oder LED-Modulen hochwertiger Qualität aus. Hier sind alle Komponenten exakt aufeinander abgestimmt für gute Lichtqualität, hohe Effizienz und lange Lebensdauer. Eine energiesparende Alternative vor allem für den privaten Wohnbereich sind auch LED-Lichtquellen mit Schraub- oder Stecksockel: Diese sogenannten Retrofits erreichen zwar nicht die Lebensdauer kompletter LED-Leuchten, arbeiten aber bis zu vielen tausend Stunden und sind einfach auszutauschen.

Der eigentliche lichterzeugende Chip in einer LED (Light Emitting Diodes) baut sich aus mehreren Halbleiterschichten (epitaxy layer) und Anschlusselementen auf. In der aktiven Schicht wird beim Betrieb der Diode über Gleichspannung Licht einer Wellenlänge (blaues Licht bei weißen LEDs) erzeugt. Im Halbleiter rekombinieren Elektronen und Löcher. Elektrische Energie wird über Elektrolumineszenz direkt in Licht (elektromagnetische Energie) umgewandelt. Der dabei abgegebene Anteil an Wärmeenergie beträgt aber immer noch 50 bis 70 Prozent. Dieser muss zum Erhalt der Lebensdauer effektiv abgeführt werden.

Leuchtdiode: ein elektronisches Halbleiterkristall

LEDs sind elektronische Halbleiterkristalle. Fließt Strom durch sie hindurch, geben sie – je nach Beschaffenheit der Halbleiterlemente – Licht in den Farben Rot, Grün, Gelb oder Blau ab.

Ihr ausschließlich farbiges Licht hat die Einsatzmöglichkeiten von LEDs zunächst stark eingeschränkt. Lange Zeit wurden sie lediglich als Signallicht in Schaltern oder Displays eingesetzt. Ende der 1990er Jahre erweiterten Ingenieure jedoch das Farbspektrum der Leuchtdioden: Mithilfe einer zusätzlichen internen, gelblich fluoreszierenden Leuchtschicht können blau leuchtende LEDs seither auch weißes Licht erzeugen – effektiv und kostengünstig.

Alternativ ist es auch möglich, drei verschiedene Leuchtdioden – rot, blau und grün – zu bündeln, um die Mischfarbe Weiß zu erhalten. Diese Methode ist immer dann richtig, wenn Farbwechsel gewünscht sind. Moderne LEDs können aus diesen drei Farben nach dem RGB-Muster mehr als 16 Millionen Farbtöne mischen.

LEDs sind einfach zu steuern

Über spezielle Module lassen sich LEDs komfortabel steuern und regeln. Damit empfehlen sie sich für eine biologisch wirksame Beleuchtung, die Lichtfarbe und Helligkeit nach dem Vorbild des Tageslicht verändert.

Farbiges LED-Licht und dynamische Farbfolgen wirken ansprechend in Verkaufsräumen und Foyers; zur Entspannung werden Farbwechsel zum Beispiel auch gerne in Wellnessbereichen eingesetzt.

Lichtausbeute und Lebensdauer von LEDs

In der Praxis sind bereits fast alle Farbtemperaturen – von 2.700 Kelvin bis 7.000 Kelvin – und sehr gute Farbwiedergabewerte von Ra > 90 erreichbar. Der Ra-Wert für tageslichtweiße LEDs liegt zwischen 70 und 85. Eine Lichtausbeute von bis zu 134 Lumen/Watt ist bei Lichtquellen inzwischen problemlos möglich. Module erreichen sogar bis zu 150 Lumen/Watt.

Auch bei der Lebensdauer kann die LED punkten. Bei günstigen Betriebsbedingungen können LEDs problemlos viele Tausend Stunden genutzt werden. Wichtig zu wissen: LEDs degradieren. Sie fallen praktisch nie aus, allerdings nimmt ihre Lichtintensität mit der Zeit ab.

Mehr Informationen zu LEDs und praktische Anwendungsbeispiele gibt es im umfangreichen LED-Special sowie auch in den Videos von licht.de.

Begriffe, Definitionen und Planungstipps geben außerdem Heft licht.wissen 17 sowie der ZVEI-Leitfaden „Planungssicherheit in der LED-Beleuchtung“

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