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
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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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