LEDs – Effizienz und Lichtausbeute

Moderne Lichtquellen werden immer effizienter. Farbige LEDs erreichen im Labor schon Werte bis zu 300 Lumen/Watt.

LEDs arbeiten äußerst effizient. Ihre gute Energie- und Leistungsbilanz ist das Ergebnis einer langen technischen Entwicklung. Die erste LED erreichte 1962 noch eine Lichtausbeute von 0,1 Lumen pro Watt (lm/W). Inzwischen liefern LED-Lichtquellen bis zu 134 und LED-Module bis zu 150 lm/W im alltäglichen Betrieb. Unter Testbedingungen im Labor wurden sogar schon Werte von 200 lm/W und mehr erzielt.

Zum Vergleich: Eine Halogenlampe kommt auf 18 lm/W, effiziente Leuchtstofflampen auf bis zu 104 lm/W.

Effizienz hängt von vielen Faktoren ab

Wie viel Energie eine Beleuchtungsanlage mit LEDs tatsächlich spart, hängt jedoch nicht nur von der Lichtausbeute der verwendeten Dioden ab. Entscheidend sind vielmehr

  • das Zusammenspiel mit Optiken und Betriebsgeräten,
  • die Lichtlenkung in der Leuchte,
  • die Umgebungsbedingungen.

Auf den Leuchtenlichtstrom kommt es an

Bei LEDs muss aus diesem Grund deutlich zwischen dem Lichtstrom des LED-Chips und dem tatsächlich nutzbaren Lichtstrom einer einsatzbereiten LED-Leuchte, eines LED-Moduls oder einer LED-Lichtquelle in Lampenform (Retrofit) unterschieden werden. Lichttechniker sprechen bei der LED-Beleuchtung deshalb eher von einem Leuchtenlichtstrom statt von Lampenlichtstrom. Denn nur der Leuchtenlichtstrom gibt exakt an, wie viel Licht die komplette Leuchte tatsächlich abgibt.

Hintergrund ist, dass sich die Lichtstromangaben von LED-Herstellern auf LED-Chips im „Rohzustand“ beziehen: Diese Werte entstehen also unter Laborbedingungen. Das bedeutet, dass der Lichtstrom bei Idealtemperaturen von 25 Grad Celcius direkt im Chip gemessen wird – und die LED bei wesentlich geringeren Strömen als den üblichen 350 oder 700 Milliampere betrieben wird, und dies auch nur für eine sehr kurze Zeit. Diese Werte werden anschließend hochgerechnet, wodurch sich hohe Lumenpakete ergeben, die sich im praktischen Betrieb einer LED-Leuchte so nicht halten lassen.

Zugleich sind je nach LED-Typ und Lichtfarbe Temperaturen von mehr als 80 Grad Celcius zulässig, um die angegebene Lebensdauer zu erreichen. Diese Grenzen müssen in der Praxis unbedingt durch ein effizientes Thermomanagement eingehalten werden. Seriöse Hersteller von einsatzbereiten LED-Produkten geben den Leuchtenlichtstrom an.

Temperatur beeinflusst die Effizienz

Vor allem die Temperatur hat großen Einfluss auf die Lichtausbeute einer LED. Dabei gilt: Je kälter die Umgebung, desto effizienter arbeitet die LED. Kalte Einsatzorte kommen ihr daher entgegen, weshalb LEDs in der Außenbeleuchtung oder als Lichtquelle für Kühltruhen besonders effizient eingesetzt werden können. Zu hohe Temperaturen wirken sich dagegen nachteilig auf die Lichtausbeute aus. Auch die Lebensdauer kann sich verkürzen. Ein wichtiges Qualitätsmerkmal von LED-Lösungen ist deshalb stets ein effektives Thermomanagement.

Fazit: LEDs punkten mit hoher Effizienz und langer Lebensdauer. Und ihre Entwicklung ist noch nicht zu Ende. Daher müssen Planer bei Beleuchtungsprojekten immer die jeweils gültigen Effizienzwerte von LEDs berücksichtigen.

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