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LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung

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LEDs für alle Fälle

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LEDs für mehr Lichtqualität und Design Gute Farbwiedergabe Optimale Steuerbarkeit §  Stufenlos dimmbar §  Smart steuerbar §  Lichtszenen

Lichtgestaltung §  Anpassbare Lichtfarbe (Warmweiß, Neutralweiß, Tageslichtweiß) §  Farbiges Licht §  Gerichtetes, leicht zu lenkendes Licht §  Mehr planerische Freiheit, flexibles Design

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LEDs: sparsam und umweltfreundlich

Hier könnte eine Bildunterschrift stehen.

Hohe Effizienz §  Weniger Stromverbrauch = weniger CO2-Emissionen Lange Lebensdauer §  Hochleistungs-LEDs erreichen eine Lebensdauer von 50.000 Stunden und mehr §  Niedriger Wartungsaufwand

Frei von UV- und Infrarotlicht §  LED-Technik schont Insekten und empfindliche Materialen Quecksilberfrei und recyclingfähig

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Vorteile auf einen Blick

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LEDs für Stadt und Straße Nächtliche Beleuchtung §  gibt Sicherheit §  erhöht Attraktivität der Kommune §  schafft Image

Vorteile der LED-Beleuchtung §  §  §  §  §

Beleuchtung nach DIN EN 13201 Homogenes Licht Lange Lebensdauer, hohe Effizienz Exakte Lichtlenkung ohne Streulicht Einfache Steuerung

Ø  Beleuchtungsqualität gewinnen Ø  Energie und Kosten sparen © licht.de

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Hohes Sparpotenzial

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Innenbeleuchtung am Beispiel Büro LEDs werden in nahezu allen Anwendungen der Innenbeleuchtung erfolgreich eingesetzt.

Moderne Beleuchtung im Office §  ist ergonomisch und effizient §  bietet individuelle Einstellungsmöglichkeiten §  fördert Wohlbefinden

Vorteile beim Einsatz von LEDs

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Tipp: Human Centric Lighting ➊ Mitarbeiter fühlen sich wacher und sind leistungsfähiger ➋ Bessere Konzentration LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung | Seite 8

§  hohe Effizienz §  lange Lebensdauer, wenig Wartungskosten §  einfache Integration in Steuersysteme für Lichtregelung nach Präsenz und Tageslicht §  Schwarmfunktion §  kompakte Bauformen


Besseres Licht, weniger Kosten

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Rechenbeispiel Industriehalle

Rendite

5-10 % Basis der Berechnung

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§  4.000 Nutzungsstunden/Jahr Strompreis 0,18 €/kWh = 0,72 € §  Austausch veralteter Hallenpendelleuchten (250 Watt/Systemleistung 274 Watt) Verbrauch ca. 110 Watt = jährliche Einsparung pro Leuchte 120 € §  Unter Berücksichtigung der Lebenszykluskosten über 10 Jahre = 500 € pro Leuchte

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LEDs und Qualitätsmerkmale Nur LED-Produkte guter Qualität können die Vorteile gegenüber anderen Lichtquellen voll nutzen. Sie bieten: ➔ optimale Lichtqualität ➔ hohe Lichtausbeute ➔ lange Lebensdauer ➔ elektrische Sicherheit

Wichtige Qualitätsmerkmale §  einheitliche Lichtfarben und homogene Helligkeit §  LEDs sind komfortabel dimmbar §  effektives Thermomanagement

Sicherheit Ebenso wie andere Lichtquellen sind LEDs bei ordnungsgemäßem Einsatz unkritisch; der direkte Blick in die Lichtquelle ist zu vermeiden. LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung | Seite 11

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Die Lichtquelle LED LEDs sind winzige (ca. 1 mm) ElektronikChips aus speziellen Halbleiter-Kristallen (pn-Halbleiterdiode) Unter Strom beginnt der Chip zu leuchten – er „emittiert“ Licht nahezu punktförmig (= Elektrolumineszenz)

§  Ein Chip besteht aus mehreren Halbleiterschichten (epitaxy layer) und Anschlusselementen §  Er wird in ein Gehäuse eingebaut = Package §  Package nimmt weitere Teile auf: Schutzschaltungen, Linsen und Elemente zur Wärmeabfuhr §  Package und Chip(s) werden LED genannt LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung | Seite 12


Farben aus dem Halbleiter Das Halbleitermaterial bestimmt Wellenlänge und Lichtfarbe: Rot, Grün, Gelb und Blau

Weißes Licht

Tageslichtweiße LEDs sind effizienter, warmweiße haben eine bessere Farbwiedergabe.

➊ Lumineszenzkonversion §  Eine gelbe Phosphor-Leuchtschicht wird oberhalb eines blauen LED-Chips aufgedampft und wandelt einen Teil des blauen in weißes Licht. §  Gute Lichtausbeute und Farbwiedergabe ≥ Ra 90 ➋ RGB-Farbmischung (Rot, Grün, Blau) §  Weißes Licht wird durch Mischung von farbigem Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt. §  Farbwiedergabe nur Ra 70 bis 80 §  Für bessere Farbwiedergabe werden RGBModule mit weißen LEDs gemischt.

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Binning für konstante Lichtqualität LEDs unterliegen Streuungen bei: §  Lichtfarbe §  Lichtstrom §  Flussspannung Für gleiches Helligkeitsniveau und einheitliche Lichtfarbe müssen LEDs einer Charge sortiert werden: Sie werden dafür in „Bins” (Behälter) eingeteilt. Farbabweichungen werden mithilfe von MacAdam-Ellipsen in der CIE-Farbtafel beschrieben. © licht.de

Ø  Je enger das Binning, desto hochwertiger die LED LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung | Seite 14


Dimmen §  LEDs können komfortabel gedimmt werden §  Beim Dimmen ändert sich die Lichtfarbe nicht §  Kühlweiße und warmweiße LEDs kombiniert, ermöglichen dim to warm

Stromdimmung Das Absenken der Amplitude des Vorwärtsstroms führt zur Reduktion des Lichtstroms (flimmerfrei).

PWM-Dimmung Reduktion des Mittelwertes des Vorwärtsstroms = Puls-Weiten-Modulation (flimmern) © licht.de

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Lebensdauer Hochleistungs-LEDs (Module und Bauteile) haben eine extrem lange Lebensdauer: 50.000 Std. und mehr.

Innere und äußere Faktoren mit Einfluss auf die Lebensdauer

§  LEDs fallen nicht aus, ihre Lichtintensität nimmt ab (= Degradation) §  Die Lebensdauer (L) muss für jede Anwendung definiert werden §  Sinkt der Lichtstrom auf z. B. 70 % des ursprünglichen Wertes, ist das Ende der Lebensdauer erreicht = L70

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Die Lebensdauer hängt von der Betriebs- und Umgebungstemperatur ab. Wichtig: optimale Wärmeleitung (Kühlkörper) © licht.de

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Lichtausbeute und Effizienz

Qualität und Effizienz werden immer besser: 250 lm/W sind in einigen Anwendungen schon realistisch und die Entwicklung geht weiter ... LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung | Seite 17


Die LED-Leuchte – ein Lichtsystem Maximale Effizienz durch §  hochwertige Komponenten §  optimal abgestimmte Ansteuerung, thermisches und optisches Design auf kleinstem Raum

Langlebigkeit und Austausch §  Nahezu wartungsfrei / Modulwechsel durch Hersteller oder Fachkraft oft möglich §  Beispiel für Langlebigkeit: Ein Office mit ca. 2.000 Std. Nutzungsdauer / Jahr bei Lebensdauer 50.000 Std. = 25 Jahre

Effiziente Leuchten: Strahlt das Licht in einem Halbraum von 180 Grad, wird Wärme in die andere Richtung abgeleitet.

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LED-Module LED-Module §  Lichtquellen aus Platinen, die mit Einzel-LEDs bestückt sind §  Vorschaltgerät zum Betrieb notwendig

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Ausgangsbasis sind die Bautypen §  Low- und Midpower-LED

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§  High-Power-LEDs §  Multi-Chip-LEDs © licht.de

➔ Anforderungen an technische Sicherheit, Zuverlässigkeit und Performanz sind in der EU-Verordnung 1194/2012 sowie DIN EN 62031 und DIN EN 62717 beschrieben.

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LED-Lichtquellen LED-Lampen (= Retrofits) als spezielle Modul-Variante §  tragen Steck- oder Schraubsockel

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§  ersetzen Glüh-, Halogenlampen oder stabförmige Leuchtstofflampen §  sind eine energiesparende Alternative © licht.de

§  LED-Lampen erreichen nicht die Lebensdauer einer LED-Leuchte oder eines kompletten LED-Moduls

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Flexible LED-Stripes sind eine Sonderform und eignen sich besonders für die dekorative Beleuchtung. © licht.de

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Lichtmanagement mit LEDs LEDs sind für den Einsatz in intelligenten Lichtsteuerungen prädestiniert, §  sie erweitern die Möglichkeiten der Lichtgestaltung und §  sparen mit Tageslicht und Präsenzerfassung Energie.

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Hinweise zur Lichtplanung Auf Qualität achten, Vergleichskriterien nutzen

Chec kliste Nam

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Adre sse

Für den formalen Vergleich von LED-Leuchten und technischen Leistungen dienen die Kennwerte nach IEC-Norm (International Electrotechnical Commission): §  Bemessungseingangsleistung P §  Bemessungslichtstrom von Leuchten Φ v §  Lichtausbeute von LED-Leuchten ηv

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§  Lichtstärkeverteilung von LED-Leuchten §  Farbqualität von LED-Leuchten §  Bemessungsumgebungstemperatur und Thermomanagement §  Lebensdauerkriterien von LED-Leuchten Beispiel: L80 B50 C0 = 75.000h heißt, dass nach 75.000 Std. nur 50 % der bis dahin noch intakten Leuchten einen Lichtstrom von weniger als 80 % im Vergleich zum Ausgangswert bereitstellen.

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Checkliste Einsparpotenzial auf www.licht.de


Weitere Informationen Mehr zum Thema finden Sie n auf 56 Seiten in Heft licht.wissen 17: „LED: Grundlagen – Applikation – Wirkung“ n Das Heft kann bestellt werden bei licht.de: licht.de@zvei.org n Diese und andere Ausgaben der Schriftenreihe licht.wissen gibt es auch als kostenlosen Download unter www.licht.de/lichtwissen

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