Printec High Power LED Solutions

Wissenswertes

 

Lyon 2014, Fête des Lumières

Lyon 2014, Fête des Lumières (Festival of Lights)


Antistatik
Zur Vermeidung von ESD-Schäden bei der Montage von LED-Stripes sollte der Monteur durch Antistatikbänder geerdet sein. Auf geeignete Bekleidung ist zu achten, um statische Aufladungen zu vermeiden.

Binning
Bei der Produktion moderner LEDs sind Fertigungstoleranzen schon bei kleinsten Parameterschwankungen unvermeidlich. Diese Halbleiter werden deshalb nach der Produktion entsprechend ihren Farbwerten und Wirkungsgraden sortiert und klassifiziert. Alle LEDs, die gleiche oder ähnliche Werte aufweisen, fallen in den gleichen Behälter (Bin genannt). Je enger die Toleranzen bestimmt wurden, umso höher ist die Qualität von Systemen, die aus mehreren LEDs bestehen.

Entscheidende Auswahlkriterien sind hierbei:
• Lichtstrom, gemessen in Lumen (lm)
• Farbtemperatur, gemessen in Kelvin (K)
• Vorwärtsspannung, gemessen in Volt (V)

COB (= Chip on Board)
Diese werden für besonders leistungsstarke, dicht bepackte LED-Module eingesetzt. Es werden nicht verkapselte LED-Chips direkt auf eine Leiterplatte geklebt und über sogenannte „Bond-Drähte“ verbunden. Eine aufgeklebte Epoxylinse, Bubble genannt, generiert den Abstrahlwinkel, der breit- oder engstrahlend sein kann.

CRI (Color Rendering Index)
Gibt die Qualität der Farbwiedergabe von künstlichen Lichtquellen an. Im Deutschen wird CRI mit Farbwiedergabeindex übersetzt und mit Ra abgekürzt. Der Maximalwert des Index beträgt 100 und bedeutet keinerlei Verfälschung der Farben durch die Lichtquelle. Glühlampen konnten diesen Wert erreichen. LED-Lampen liegen typischerweise bei einem Ra 80, können aber auch Werte um Ra 90 und mehr erreichen.

Dimmen
LEDs sind grundsätzlich dimmbar, im professionellen LED-Bereich hat sich die Pulsweitenmodulation (PWM) etabliert. Für in der Elektrotechnik gängigen Lichtsteuerungen 1-10 V und DALI gibt es Dimm-Module, die das Signal entsprechend umsetzen. Ebenso gibt es Schnittstellen für DMX-Steuerungen, um komplexere Anforderungen z.B. bei RGB- oder Weißsteuerungen zu ermöglichen. Viele Hersteller bieten dimmbare LED-Lampen (Retrofits) an. Die am Markt üblichen Dimmer (Phasenan-/abschnittsdimmer) wurden meistens für Glühlampen entwickelt und sind daher auf höhere Mindestlasten (W) ausgelegt. Hier kann es zu Einschränkungen in der Funktionsweise kommen.

Elektromagnetische Verträglichkeit?
Die LED besitzt eine hohe EMV (elektromagnetische Verträglichkeit). Sie erzeugt keine elektromagnetischen Störfelder und lässt sich auch kaum durch solche Störfelder beeinflussen.

Effizienz
Bei den LED-Netzgeräten wird eine Effizienz in % angegeben, diese sollte bei der Planung der LED-Netzgeräte stets berücksichtigt werden. Beispiel: Netzgerät 12 VDC 300 W Effizienz 80 % es stehen im Dauerbetrieb max. 240 W zur Verfügung.

Farbabweichungen
Die von uns verwendeten LEDs stammen von namhaften Herstellern wie z.B. Cree, Bridgelux, Epistar, Samsung, etc. Wir sind bemüht alle Bestellung mit gleicher Farbselektion auszuliefern, dennoch kann eine exakte Farbwiedergabe bei unterschiedlichen Produktionschargen nicht garantiert werden.

Farbwiedergabe
Das Farbspektrum ist ein Teil des elektromagnetischen Spektrums, der ohne technische Hilfsmittel über das menschliche Auge wahrgenommen werden kann (ca. 380 bis 750 nm). Die Farbtemperatur ist ein Maß für den Farbeindruck einer Lichtquelle gemessen in Kelvin (K). Bei LED-Lampen rangiert die Farb-temperatur typischerweise zwischen 2700 K und 6500 K.

Heat Sink (= Kühlkörper)
Ist das Gehäuse, welches zur Wärmeableitung der LED dient. Hier kommen thermisch sehr gut leitende Materialien zum Einsatz, die eine im Inneren der Lampe erzeugte Wärme an die Umgebung abgeben ➜ Passivkühlung.

High-Power-LEDs / Power-LEDs
High-Power-LEDs, auch Hochleistungs-LEDs genannt, produzieren das meiste Licht. Anfangs kamen sie als effiziente 1 Watt – Ausführung auf den Markt, betrieben mit 350 mA Konstantstrom. Darauf folgten Hochleistungs-LEDs in 3 Watt - Ausführung, betrieben mit 700 mA Konstantstrom. Zeitgleich konnten die LEDs weiter miniaturisiert werden. Die kleinste High-Power-LED ist kaum größer als ein Streichholz-Kopf und erreicht bereits 100 Lumen pro Watt.

Infrarotstrahlung (IR)
LEDs emittieren keine IR-Strahlung. Die bei der Lichterzeugung anfallende Wärme entsteht direkt im Kristall und muss abgeführt werden ➜Thermomanagement. LED-Licht ist somit bestens geeignet für die Anstrahlung wärmeempfindlicher Exponate aber auch für Lebensmittel.

Junction-Temperatur
Die Degradation (Nachlassen) des LED-Lichtstromes hängt im Wesentlichen von der Temperatur der lichtemittierenden Schicht (junction) im Halbleiterkristall während des Betriebes ab.

Entscheidend für die Junction-Temperatur ist der Temperaturhaushalt einer LED ➜Thermomanagement.

Konstantstrom
Eine Konstantstromquelle realisiert innerhalb sehr kleiner Abweichungen die ideale Stromquelle, die einen konstanten elektrischen Strom in einen Stromkreis einspeist, unabhängig von der elektrischen Spannung an ihren Anschlusspunkten oder von der Ausführung des weiteren Stromkreises. Der abgegebene Strom wird auch als eingeprägter Strom bezeichnet.

Lebensdauer
Die Lebensdauer einer LED ist grundsätzlich extrem lang, jedoch unterliegt auch diese einem kontinuierlichen Lichtstromrückgang (Degradation). Der Lichtstromrückgang ist unmittelbar temperaturabhängig. (Eine mangelhafte Kühlung lässt LEDs im Lichtstrom deutlich schneller abbauen) Eine einmalig überhitzte LED ist bereits irreparabel geschädigt! Es etabliert sich die Angabe einer noch wirtschaftlichen Lichtabgabe von 70% (L70), bzw. 80% (L80) des Anfangslichtstromes nach einer angenommenen Betriebszeit von z.B. 50.000 Std. Die LED ist beim Erreichen dieser Betriebsdauer noch nicht defekt und wird noch einelange Zeit funktionieren. Jedoch wird das geforderte Beleuchtungsniveau danach vermutlich unterschritten, bzw. andere Komponenten wie z.B. Elektronik-Bauteile können ausfallen.

LED (Light Emitting Diode)
Ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fließt durch die Diode Strom, so strahlt sie Licht mit einer von der Beschaffenheit des Halbleiters abhängigen Wellenlänge ab. Farbige LEDs emittieren sehr farbgesättigtes, monochromes Licht. Es gibt keine weißen LEDs ➜ weiße LED.

LED-Netzgerät
Zum Betrieb aller LEDs sind Betriebsgeräte erforderlich, die eine benötigte Versorgungsspannung erzeugen. Gängige Spannungen sind 12 VDC, 24 VDC, sowie 350 mA und 700 mA Konstantstrom. Bei den LED-Netzgeräten wird die Effizienz in % angegeben, diese sollte bei der Planung der LED-Netzgeräte stets berücksichtigt werden. Beispiel: Netzgerät 12 VDC 300 W Effizienz 80 % es stehen dauerhaft max. 240 W zur Verfügung.

Leitungsquerschnitt bei Konstantstrom
Die Kabellänge sowie der Kabelquerschnitt sind keine kritischen Faktoren, da der Strom konstant und von geringem Wert ist (350 mA oder 700 mA). Da der Konverter in stabilisiertem Konstantstrom arbeitet, gibt es keine elektromagnetische Ausstrahlung am Kabel. Aus diesem Grund können die Kabel und Leitungen auch eine Länge von 20 m bis 30 m haben. Eventuelle Verluste auf der Linie werden von dem LED-Netzgerät automatisch ausgeglichen.

Leitungsquerschnitt sekundärseitig bei 12VDC und 24VDC
Bei Konstantspannung sind Kabellänge sowie der Kabelquerschnitt zu berücksichtigen. Fragen Sie uns.

Leuchtenlichtstrom
Lichtstrom einer Komplett-Leuchte, incl. Betriebsgerät, Gehäuse und Optik. Der Lichtstrom einer Lichtquelle mit Kompakt-Leuchtstofflampe muss um den Leuchtenwirkungsgrad korrigiert werden. So könnte ein LED-Downlight mit 1.200 Lumen einem Kompakt-Leuchtstofflampen-Downlight mit 1 x TC-D 26 W (1.800 Lumen und einem Wirkungsgrad von 65%) gleichgestellt werden.

Lichtfarbe
Weiße LEDs können heute problemlos von 2.300K bis >6.500K gefertigt werden.

Lumen
(Lat. Licht, Leuchte) ist die photometrische Einheit des Lichtstroms. Der Lichtstrom ist ein Maß für die gesamte von einer Strahlungsquelle ausgesandte sichtbare Strahlung.

Ökobilanz
LED-Lampen sind im Vergleich der Gesamt-Energie-Bilanz, den herkömmlichen Glühlampen und Energiesparlampen deutlich überlegen.

OLED
Die organische Leuchtdiode (engl.: organic light emitting diode, OLED) ist ein dünnfilmiges leuchtendes Bauelement aus organischen halbleitenden Materialien, das sich von den anorganischen LED dadurch unterscheidet, dass Stromdichte und Leuchtdichte geringer sind und keine einkristallinen Materialien erforderlich sind.

Passivkühlung
Ein passiver Kühlkörper wirkt vorrangig durch Konvektion. Die Umgebungsluft wird erwärmt, wird spezifisch leichter und steigt damit auf, wodurch kühlere Luft nachströmt. Das am häufigsten für passive Kühlkörper verwendete Material ist Aluminium ➜ Heat Sink.

Power-LEDs
Power-LEDs weisen weitaus höhere Leuchtenlichtströme als die Standardtypen auf, z. Zt. sind dies über 80 Lumen pro Watt.

Recycling
LED-Lampen besitzen eine sehr lange lebensdauer und sie beinhalten kein Quecksilber. Aber es handelt sich hierbei um elektronische Bauteile und sie sind somit WEEE-pflichtig. Am Ende müssen LEDs wie Elektroschrott am Wertstoffhof entsorgt werden.

RGB
LEDs mit den Grundfarben Rot, Grün, Blau und der Möglichkeit über spezielle Steuerungen (DMX, DALI) farbiges Licht oder additiv weißes Licht zu erzeugen. Wegen mangelhafter Farb-wiedergabe-Qualität und einer unterschiedlichen Alterung der farbigen LEDs hat sich diese Anwendung bei weißem Licht nicht in der Praxis bewährt und wird hauptsächlich für farbige Anwend-ungen eingesetzt. Der Vorteil, einer hohen Farbsättigung und die Möglichkeit eine hohe Anzahl von Farbtönen zu generieren ist gegeben.

RGB-W
Wie RGB, jedoch mit einer zusätzlichen weißen LED-Lichtquelle, um auch im Weißbereich gute Ergebnisse erzielen zu können. Die weiße LED Lichtquelle gibt es sowohl in Kalt- als in Warm-weiß.

Retrofit
Eine LED-Austausch-Modul-Variante mit gängigen Sockelungen E 14, E 27, GU10, GU 5,3 u.v.m. als unmittelbarer Ersatz für Glüh-, Halogen- oder Energiesparlampen. In verschiedenen Lichtfarben eignen sich diese Retrofit-Lampen als energiesparende Alternativen im privaten oder gewerblichen Bereich. Retrofit-LEDs, die mit 230V betrieben werden, besitzen ein integriertes Netzgerät. Retrofit-LEDs, die alternativ zu Niedervolt-Halogenlampen verwendet werden, können an konventionellen Trafos, elektronischen DC-Netzgeräten und bedingt an elektronischen Trafos betrieben werden. Sie können meist einfach in bestehende Leuchten eingesetzt werden. Die volle Lebensdauer einer kompletten LED-Leuchte erreichen sie allerdings nicht ganz. So hält ein warmweißes LED-Leuchtmittel mit 7 Watt etwa 30.000 Betriebsstunden - das sind bei vier Stunden Brenndauer pro Tag, immerhin über 20 Jahre.

Schalthäufigkeit
LEDs sind extrem häufig schaltbar, ohne Einschaltverzögerung steht das Licht mit nahezu 100% Leuchtleistung zur Verfügung. Damit ist die LED bestens geeignet für einen Einsatz mit Bewegungs- oder Präsenzmeldern. Hohe Minus-Temperaturen hindern die LED nicht am sofortigen Start.

SMD (= Surface Mounted Devices)
SMD sind extrem kleine Standardprodukte für die Industriefertigung. SMD-LEDs werden direkt auf eine Leiterplatte geklebt und im Lötbad kontaktiert. SMD-LEDs sind die Bauform, die am häufigsten in Modulen oder Leuchten eingesetzt werden. SMD-Bauformen werden sowohl mit Low- als auch mit Power-LEDs bestückt. Sie ermöglichen die automatische Fertigung sehr leistungsfähiger, dabei extrem flacher und schmaler Module.

Systemleistung
Angabe der Leistungsaufnahme von der Lichtquelle (LED / Leuchtmittel) inklusive Betriebsgerät.

Temperaturmanagement / Thermomanagement
Wenn auch das abgestrahlte Licht einer LED nicht heiß ist, ist es doch nicht der Fall, dass LEDs keine Wärme abgeben. Wie auch bei anderen Lampen, wird auch bei LEDs nur ein Teil der Energie in Licht umgesetzt – im Inneren des Halbleiters entsteht Wärme. Diese Wärme muss unbedingt abgeführt werden, damit eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer gewährleistet wird. Speziell erforderlich bei LEDs mit hohem Lichtstrom. Eine einmal überhitzte LED ist bereits irreparabel geschädigt! Bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist die LED unschlagbar allen anderen Lichtquellen weit überlegen.

UV-Strahlung
Ist eine für den Menschen unsichtbare elektromagnetische Strahlung, die zu gesundheitlichen Schäden führen kann. LED-Leuchten erzeugen keinerlei UV-Strahlung und sind damit zur Beleuchtung empfindlicher Exponate geeignet. Im Bereich der Außenbeleuchtung ziehen sie weniger Insekten an und sind damit auch umweltverträglicher.

Wärmeerzeugung
LED verwandeln im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln mehr Strom in sichtbares Licht. Dennoch fließt auch bei heutigen LEDs noch immer ein Teil der Energieaufnahme in die Wärme-entwicklung. Wobei die LED-Technologie ausreichend Potential besitzt, diesen Wert weiter zu verbessern.

Wartungsfaktor MF (= Maintenance Factor)
Beschreibt das Verhältnis aus dem Lichtstrom einer Lichtanlage bei Inbetriebnahme und zum Zeitpunkt der Wartung. Er berücksichtigt:
• den Lichtstromrückgang durch Ausfall und Alterung von Leuchtmitteln
• die mögliche Verschmutzung einer Leuchte im Lauf der Zeit
• die Bedingungen, die zu Verschmutzung und Alterung beitragen können.

Was muss bei der Verdrahtung von LEDs beachtet werden
Durchlassspannung und Durchlassstrom sind stark vom Halbleitermaterial abhängig. Bei LEDs, die in Parallelschaltung betrieben werden, ist die Begrenzung des Stromes bereits durch Vorwiderstände realisiert. Anwendung vorwiegend beim Betrieb von Standard-LEDs. Aber auch Power-LEDs können direkt an eine Gleich- oder Wechselspannung angeschlossen werden, vorausgesetzt das auch hier das Vorschalten von entsprechenden Widerständen und Gleichrichtern erfolgt. Anwendung fast ausschließlich in Power-LED Kompaktbauweise oder bei RGB-Modulen. Power LED mit 350 mA oder 700 mA müssen in Reihe geschaltet werden. Bei Nichtbeachtung kann dies im schlimmsten Fall zur Zerstörung der LEDs führen. Bei Power LED für 12V AC / DC (mit integriertem Gleichrichter) empfehlen wir den Einsatz von 12V / DC Netzgeräten. Die LED kann hier über einen weiteren Spannungsbereich mit einem konstanten Strom sicher betrieben werden, Optimal auf sich abgestimmte Komponenten erhalten Sie in unserem Lieferprogramm (LED Netzgerät, LED / LED Leuchten) unter Berücksichtigung und Einhaltung der Instal-lationsvorschriften.

Weiße LED
Weißes LED-Licht kann durch unterschiedliche Herstellungs-verfahren erzeugt werden. Das derzeit gängigste Verfahren nutzt das Prinzip der „Lumineszenzkonversion“ und wird auch bei Leuchtstofflampen eingesetzt. Bei dieser Methode wird oberhalb eines blauen LED-Chips eine hauchdünne Phosphor-Leucht-schicht aufgedampft. Sie wandelt einen Teil des blauen Lichts durch den gelben Phosphor in weißes Licht. Konzentration und chemische Zusammensetzung des Leuchtstoffs müssen sehr genau gesteuert werden, um die gewünschte Lichtfarbe zu erreichen. So sind verschiedene Weißtöne möglich: von Warmweiß (2700 - 3000 K) über Neutralweiß (3500 - 4000 K) bis zu Kaltweiß (5300 - 6500 K). Weitere Vorteile dieser Methode sind relativ hohe Lichtströme und die gute Farbwiedergabe von bis zu CRI / Ra >90.

Wirkungsgrad
Angabe des Verhältnis der Lichtausbeute zur Leistungsaufnahme Lumen / Watt z.B. 2000 Lumen / 26 W Systemleistung = 76,92 Lm / W.

Wirtschaftlichkeit
LEDs sind bezüglich vieler gängiger Lichtquellen bereits heute deutlich effizienter und sparsamer. Durch die lange LED-Lebensdauer, kommen längere Serviceintervalle hinzu und die damit zusammenhängenden Einsparpotentiale für entfallende Ersatzbeschaffung, Entsorgung und Arbeitszeit. Reduzierte Klimatisierungskosten durch geringere Wärmeentwicklung tragen ebenfalls zur Wirtschaftlichkeit bei.

Zukunftssicher
LED ist ohne Zweifel die Lichttechnik der Zukunft und wir befinden uns erst am Anfang einer sehr interessanten, neuen Ära. Der rasante Fortschritt bei der Effizienz der LEDs, die Entwicklung neuer, intelligenter Beleuchtungslösungen und die Möglichkeit ein ganz neues Leuchtendesign zu entwickeln ist Herausforderung und Chance zugleich. LEDs sind bereits heute effizient, ökologisch und nachhaltig.