Wissenswertes zu LED-Technik

15 häufig gestellte Fragen und Antworten hierzu (FAQ)

Ziel der folgenden Ausführungen ist es, leicht verständliches Grundwissen über die wichtigsten Parameter der LED-Technik zu vermitteln. Dies richtet sich vorrangig an Projekt-verantwortliche in Unternehmen und an Entscheidungsprozessen beteiligte Personen, die nicht ständig mit LED-Technik zu tun haben und sich über Zusammenhänge und entscheidungsrelevante Aspekte kompakt informieren möchten.

Bewusst wird hier auf eine detaillierte Darstellung von lichttechnischen Erläuterungen verzichtet, da fachspezifische Ausführungen zu den unterschiedlichen Themenbereichen in Form von Dokumentationen und der einschlägigen Fachliteratur bereits umfassend vorliegen und zugänglich sind.

FRAGE 1

LED Chip

Kurz gefasst: Wie funktioniert LED?

Eine LED ist eine Licht Emittierende Diode, ein Halbleiter Bauelement, das aus mehreren Komponenten besteht. Es wandelt Strom mit hoher Effizienz in Licht um. Konventionelle Glühbirnen wandeln dagegen 95% der aufgenommen Leistung in Wärme und nur 5% in Licht um. Somit wird die Energie mit LED Technik erheblich effizienter genutzt und die gleiche Helligkeit wird mit wesentlich geringerem Energieeinsatz = Stromverbrauch erreicht.

FRAGE 2

Was unterscheidet LED-Technik von herkömmlicher Beleuchtung?

LED-Licht enthält keine ultravioletten (UV) Strahlen und keine Infrarotstrahlen, bietet sofort nach dem Einschalten volles Licht ohne Flackern, lässt deutlich weniger Wärme entstehen und ist um ein Vielfaches energieeffizienter und langlebiger als konventionelle Beleuchtung. Zudem enthalten LED-Leuchten kein Quecksilber, kein Blei, kein Gas und sind in hohem Maße umweltverträglich.

FRAGE 3

Welche Lebensdauer kann man bei LED- Leuchten erwarten?

Lebensdauer mehr als 50.000 Stunden

Gemeinhin spricht man bei LED von 50.000 Stunden. Bei Verwendung hochwertiger LED-Chips und gutem Temperaturmanagement der Leuchte, kann eine deutlich darüber liegende Lebensdauer erreicht werden Je nach Einsatzbereich und Nutzungsintensität entspricht die Lebensdauer mehrheitlich einem Zeitraum zwischen 10 und 30 Jahren. Tatsächlich hängt die Nutzlebensdauer von einer Vielzahl von Faktoren ab. Allerdings gibt es am Markt auch LED-Leuchten, die kaum mehr als 10.000 Stunden überdauern, was nicht ohne weiteres erkennbar ist. Somit ist beim Angebotsvergleich stets Sorgfalt geboten.

FRAGE 4

Was beeinflusst die Lebensdauer von LED-Beleuchtungen?

Von der Grundkonzeption der Leuchte über die technische Auslegung, die Auswahl der verwendeten Bauteile und deren Eigenschaften und Qualitäten bis hin zur Ausführung der Wärmeableitung, spielen zahlreiche Faktoren eine Rolle. Hinzu kommen die Bedingungen unter denen die Leuchten im Unternehmen zum Einsatz kommen. Hierbei spielen die auftretenden Umgebungstemperaturen sowie die Betriebsdauer eine Rolle.

Die vergleichende Betrachtung einzelner Komponenten, die in einer Leuchte verbaut sind, kann zwar als Orientierung für eine erste Qualitätseinschätzung dienen, jedoch ist stets entscheidend, wie diese in das Gesamtprodukt eingebunden sind. Von außen betrachtet, lässt sich Letzteres allerdings kaum beurteilen.

FRAge 5

Lichtsteuerung durch Dimmung

Welche Möglichkeiten der Lichtsteuerung gibt es?

LED Technik bietet im Gegensatz zu konventioneller Beleuchtung für die Lichtsteuerung sehr gute Voraussetzungen. Besteht die Anforderung alleine bezüglich Dimmbarkeit, so kann dies beispielsweise über 1-10 V fähige Netzteile erfolgen, die in den Leuchten integriert sind, vorausgesetzt, die bestehende oder vorgesehene Verkabelung beinhaltet entsprechenden Steuerleitungen.

Wird eine umfassende Steuerung der Beleuchtungsanlage gewünscht, so bietet sich die Verwendung von DALI an. Damit lassen sich zeitlich definierte Schaltungen realisieren, Leuchten tageslichtabhängig automatisiert dimmen bzw. ein- und ausschalten, oder Leuchten in bestimmten Bereichen nur dann aktivieren, wenn sich Personen dort aufhalten. Zur Steuerung dieser Funktionalitäten über DALI sind bei der Planung der Elektroinstallationen entsprechende Steuerleitungen zur Datenkommunikation vorzusehen.

Im Falle von Bestandsumrüstungen auf LED-Beleuchtung in Unternehmen, in denen die entsprechenden Leitungsvoraussetzungen nicht gegeben sind, bieten sich alternativ Optionen für kabellose Steuerung an. Je nach Anforderung kann dies über Systeme wie WiFi-ZigBee, KNX oder enOcean geschehen.

FRAGE 6

Wie sollte bei geplanter Umrüstung in Unternehmen vorgegangen werden?

Zunächst sind die vorgesehenen Montagehöhen und die in den jeweiligen Arbeitsbereichen benötigte Helligkeit zu definieren. Orientierung für tätigkeitsabhängige Beleuchtungsvorgaben bietet die Technische Information Empfohlene Beleuchtungssärken nach DIN EN 12464-1

Sodann ist zu überlegen, welche Funktionalitäten die geplanten LED-Leuchten bieten sollen. Soll das Licht gedimmt werden können? Sollen die Leuchten zeit- oder tageslichtabhängig steuerbar sein? Sollen die Leuchten in Teilbereichen über Bewegungssensoren geschaltet werden?

Nach Klärung dieser Fragen ist es ratsam eine Lichtberechnung durch ein qualifiziertes Unternehmen durchführen zu lassen, welches Vorschläge für unterschiedliche Leuchten-Ausführungen unterbreiten kann. Von dem Versuch, ausgehend von der Leistung vorhandener Leuchten auf die benötigte LED-Leistung zu schließen und so selbständig eine Bedarfsermittlung vorzunehmen und auf die Suche nach passenden Leuchten zu gehen, ist stets abzuraten.

Hintergrund ist, dass LED-Technik grundsätzlich anders als herkömmliche Beleuchtungstechnik funktioniert und vielfältige Möglichkeiten eröffnet, die es einerseits zu beachten gilt und andererseits Optionen eröffnet, die es herkömmlich nicht gab. So bietet hochwertige LED-Technik beispielsweise Möglichkeiten zur gezielten Lichtlenkung, sodass das die Lichtabstrahlung so geplant werden kann, dass unnötiges Streulicht vermieden wird und hohe Gleichmäßigkeit für eine insgesamt angenehme Lichtwirkung erreicht wird. Dies lässt sich allerdings nur mit Hilfe qualifizierter Lichtberechnungen planen.

Erweiterte Vorgehensempfehlungen sind zu finden unter 5 Schritte zu energieeffizienter LED-Beleuchtung

FRAGE 7

Weshalb sind Kühlkörper wichtig bei LED-Leuchten?

wirkungsvoller Aluminium-Kühlkörper

Beim Betrieb von LED-Beleuchtung in Unternehmen entsteht zwar deutlich weniger Wärme als bei herkömmlichen Leuchten, jedoch erfolgt im Gegensatz zu herkömmlicher Beleuchtung bei LED Technik keine Wärmeableitung über die Lichtabstrahlung. Andererseits ist es wichtig, die an den LEDs und an den Netzteilen entstehende Wärme bestmöglich abzuleiten. Unzureichende Wärmeableitung beeinträchtigt die Lebensdauer der Leuchten.

Je höher die Leistungsaufnahme einer Leuchte, desto mehr Wärme muss abgeleitet werden. Somit erfordern leistungsstarke LED-Leuchten entsprechend groß dimensionierte und von der Geometrie her wirkungsvolle Aluminium-Kühlkörper. Werden Leuchten mit unzureichend großen Kühlkörpern ausgestattet und aus Kostengründen zu kleine Leuchten-Gehäuse verwendet, so erkauft man sich augenscheinliche Leistungsstärke mit vorzeitiger Alterung und reduzierter Lebensdauer.

FRAGE 8

Wie aussagekräftig ist Energieeffizienz als Beurteilungskriterium?

Grundsätzlich ist Energieeffizienz = Lichtstrom (lm) im Verhältnis zur aufgenommenen Leistung (W) ein zu beachtendes Kriterium. Wichtig dabei ist, dass es sich bei der Lumen-Angabe zu einer Leuchte um die tatsächliche Systemleistung handelt, welche den naturgemäß vorhandenen Leistungsverlust durch Leuchte und Netzteil berücksichtigt.

Zudem sollte bedacht werden, dass es je nach Einsatzbereich nicht immer erstrebenswert ist,  den maximal erreichbaren Lichtstrom aus einer LED „herauszuholen“ da dies mit veränderter Intensität der LED-Bestromung einher geht und die Temperaturentwicklung in der Leuchte beeinflusst. Diese wiederum muß mit dem Temperaturmanagement der gesamten Leuchte korrespondieren.

Entscheidend ist letztlich, mit welcher Gesamtleistungsaufnahme einer Leuchte die gewünschte Helligkeit auf einer Fläche erzielt wird. So kann es sogar der Fall sein, dass eine Leuchte, die einen geringeren Lumen pro Watt Wert aufweist und eine niedrigere Gesamtleistungsaufnahme aufweist, das gleiche Lichtergebnis auf einer Fläche hervorbringt, wie eine andere Leuchte mit höherem Lumen pro Watt Wert. Die Erklärung hierfür liegt in der jeweiligen Leuchtenkonfiguration und der für den Anwendungsfall am besten geeigneten Lichtverteilungsoption. Dies jedoch lässt sich nur mittels einer qualifizierten Lichtberechnung ermitteln, die sich auf ein konkretes Projekt bezieht.

FRAGE 9

Wie kann man gute LED-Leuchten von weniger guten unterscheiden?

Das ist nicht ganz einfach, jedoch gibt es einige Anhaltspunkten. Grundsätzlich sollte man LED-Leuchten wählen, in denen die LEDs fest verbaut sind, die Leuchtmittel sich also nicht wechseln lassen. Nur dann sind gute Voraussetzungen für ein gutes Thermo-Management bei der Leuchte gegeben.

Leistungsstarke LED-Leuchten für Unternehmen erfordern zudem solide ausgeführte Aluminium-Gehäuse/Kühlkörper damit eine gute Wärmeableitung stattfinden kann. Auch wenn Aluminium relativ leicht ist, so sind gute LED Leuchten vergleichsweise schwerer als weniger solide gebaute Ausführungen. Zudem sind die zum Einsatz kommenden LEDs, wie auch die Qualität verwendeter Netzteile wichtige Aspekte.

Dazu sind klare Garantiezusagen in Verbindung mit aussagefähigen Garantiebedingungen positive Indizien.

Frage 10

Was versteht man unter Lichtlenkung – welche Möglichkeiten hat man mit LED?

Lichtverteilung eng 10°Lichtverteilung asymetrisch 160° x 70°

Die Lenkung der Lichtabstrahlung erfolgte bei konventioneller Beleuchtung in der Regel durch Reflektoren, die abgestrahltes Licht führen und begrenzen oder über die Reflektion zurückwerden. LED Technik bietet den Vorteil, dass der durch die LED erzeugte Lichtstrom bereits in eine bestimmte Richtung orientiert wird, also nicht unkontrolliert nach allen Seiten abstrahlt.

Neben der Lenkung des Lichtstroms mittels Reflektoren bietet LED-Technik die Möglichkeit der Lichtlenkung über Linsen, die über jeder einzelnen LED positioniert sind und die Lichtverteilung sehr viel genauer orientieren. Im Extremfall ist es damit eine Lichtabstrahlung mit weniger als 5° Abstrahlwinkel möglich und damit je nach Höhe, aus der abgestrahlt wird, die optimal helle Ausleuchtung eines klar definierten Bereiches.

Qualitativ hochwertige Industrieleuchten (innen + außen), die mit unterschiedlichen Lichtverteilungsoptionen erhältlich sind, bieten über die Wahl der für den Anwendungsfall ideal geeigneten Lichtverteilungsoption somit die bestmögliche Voraussetzung zur optimalen Ausleuchtung von Flächen mit geringstmöglichem Streuverlust und höchster Energieeffizenz.

Frage 11

Wie verhalten sich Lumen, Candela und Lux zueinander?

Lumen (lm) bezeichnet den Lichtstrom, den eine Lichtquelle in verschiedene Richtungen abstrahlt.

Candela (cd) bezeichnet den Lichtstrom, den eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung abstrahlt.

Lux (lx) im Gegensatz zu Lumen und Candela, die jeweils die Abstrahlung eines Lichtstromes bezeichnen, wird in Lux bezeichnet, wieviel Licht von einer Lichtquelle auf einer bestimmten Fläche ankommt.

Frage 12

Welche Lichtfarben gibt es und welche sollte man wählen?

Inzwischen sind LED-Leuchten in großer Bandbreite erhältlich. Die mit der Maßeinheit Kelvin (K) bezeichneten Farbtemperaturen (CCT) definieren sich nach DIN EN 12665 von warmweiß (unter 3000 K) über neutralweiß (3.300 K - 5.300 K) bis hin zu tageslichtweiß (über 5.300 K). In der Praxis kommen in Fertigungsbetrieben, ebenso wie in der Logistik vorrangig Farbtemperaturen im Bereich zwischen 4.000 K - 5.700 K zum Einsatz; in Büros, Besprechungsräumen, Fluren und Treppenhäusern werden vorrangig +/- 4.000 K gewählt. In sonstigen Einsatzbereichen wie Gastronomie und Einzelhandel werden Farbtemperaturen je nach Branche und der für die jeweilige Örtlichkeit angestrebten räumlichen Atmosphäre gewählt.

Frage 13

Was bedeutet UGR?

Die Abkürzung steht für „Unified Glare Rating“ und ist die Angabe für eine vereinheitlichte Blendungsbewertung bei Leuchten. Je kleiner der Wert, desto geringer ist die durch die Leuchte hervorgebrachte Blendung. Für Büro bzw. Bildschirmarbeitsplätze ist nach DIN EN 12464-1 und den Vorgaben der Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASRA 3.4 ein Grenzwert von UGR<19 vorgegeben. Für Technisches Zeichnen ein Wert von UGR <16. Ein Wert von UGR<6 gilt als blendfrei.

Frage 14

Wann ist eine Umstellung auf LED wirtschaftlich sinnvoll?

Aufgrund des inzwischen erreichten hohen Reifegrades in der Entwicklung, der Vielfalt verfügbarer Systeme und dem inzwischen erreichten attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis von LED-Beleuchtung für Unternehmen, gibt es sinnvoll kaum noch Einsatzbereiche in denen die Umstellung nicht wäre. Grundsätzlich gilt: Je länger die tägliche bzw. wöchentliche Beleuchtungs-Nutzungsdauer, desto kürzer ist der Zeitraum der Amortisation. In Fertigungs- und Logistikhallen amortisiert sich die Umrüstung häufig bereits in weniger als 2 Jahren. In Büros und Verwaltungsgebäuden mehrheitlich in ca. 3 Jahren.

Beispiele von Projekten aus der Praxis siehe Wirtschaftlichkeit.

Frage 15

Wie rechnet sich eine Finanzierung über Leasing?

Bei einer Finanzierung von LED-Beleuchtung für Unternehmen über Leasing kann die Investition völlig ohne eigenen Kapitaleinsatz erfolgen. Bereits bei einer Leasingdauer von 36 Monaten ergibt sich ab dem Zeitpunkt der Umrüstung ein monatlicher Liquiditätsüberschuss (LED-Stromverbrauch + Leasingrate ist niedriger als die reinen Stromkosten vor der Umrüstung).

 

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