Was sind LED Lampen?
Eine LED Lampe hat als Leuchtmittel eine LED. Diese LED kann fest verbaut oder Austauschbar sein.
Beleuchtung durch LEDs ist energieeffizient, langlebig und stromsparend. Da ist es nicht verwunderlich, dass die Verwendung von LED Lampen anstelle herkömmlicher Glühbirnen kontinuierlich zunimmt.
Beleuchtungssysteme mit LED Lampen lassen sich in beinahe allen Bereichen finden. Inzwischen sind neben dem klassischen Modell mit kühlem weißen Licht vielfältige Varianten erhältlich. Die Technik hinter diesem zukunftsträchtigen Leuchtmittel bleibt dabei aber dieselbe.
Wie ist eine LED Lampe aufgebaut?
Die Abkürzung LED steht für Licht-emittierende Diode (aus Deutsch: Leuchtdiode). Dabei handelt es sich um Bauelemente aus Halbleitermaterial. Ein wichtiges Merkmal von Halbleitern ist, dass hier der Strom nur in eine Richtung fließt.
Insgesamt bestehen die Leuchtdioden aus zwei Schichten von Halbleitern:
- n-Schicht (Kathode)
- P-Schicht (Anode)
Die n-Schicht besitzt hierbei einen Überschuss an Elektronen und ist negativ geladen. Die gegenüberliegende p-Schicht hingegen weißt eine positive Ladung auf. Die n-Schicht wird auch als Kathode bezeichnet und die p-Schicht trägt den Namen Anode. Durch einen dünnen Bond Draht ist die Anode mit dem LED-Chip verbunden.
Das Herzstück jeder LED Lampe ist der Halbleiterkristall. Dieser wird auch als LED-Chip bezeichnet und ist für die Erzeugung des Lichts verantwortlich. Eingebaut ist der Halbleiter in eine Reflektorwanne, welche die Lichtausbeute erhöht. Um den Aufbau herum schließt eine Kunststofflinse die Konstruktion ab.
Welche Bauarten gibt es für LED Lampen?
Die verschiedenen Einsatzbereiche stellen unterschiedliche Ansprüche an die Bauform der verwendeten LED Lampen.
Neben der ursprünglichen gedrahteten Leuchtdiode sind modernere gängige Bauarten die SMD-LEDs sowie COB-LEDs.
Bei einer SMD (surface mounted device) Variante ist der LED Chip auf einer Leiterplatte befestigt. Zusätzlich ist ein Kühlkörper in Form eines kleinen Gehäuses angebracht, wodurch Leuchtstärke und Effizienz optimiert werden. Chip und Gehäuse sind durch den Bonddraht verbunden.
Im Gegensatz dazu ist die Bauart einer COB (chip on board) LED kompakter. Hierbei ist der Chip unmittelbar auf der Platine verlötet. Der Bonddraht verbindet die Chip-Anschlüsse mit der Platine.
Wie ist die Funktionsweise der LED Lampen?
Das Leuchten von LEDs entsteht durch einen Prozess, der als Elektrolumineszenz bezeichnet wird. Grundlage dafür ist der gerichtete Stromfluss innerhalb des Festkörpers, wobei dieser ein Licht emittiert.
Der LED Chip fungiert als mehrschichtiges, kristallenes Halbleitermaterial. Außen befindet sich eine Konversionsschicht, welche den Leuchtstoff beinhaltet. In den darunterliegenden zwei Schichten befinden sich ein Überschuss an positiv oder negativ geladenen Teilchen.
Die Funktionsweise lässt sich kurz wie folgt beschreiben:
Wird Strom an die Diode angelegt, entsteht ein Elektronenfluss zwischen Anode und Kathode. Die konstante Bewegung der Elektronen in eine Richtung zeigt sich nach außen als das charakteristische Leuchten: das Licht.
Welche Vorteile und Nachteile haben LED Lampen?
Gegenüber den Glühlampen weisen die Leuchtdioden eine Vielzahl an Vorteilen auf.
Zunächst haben sie eine deutlich längere Lebensdauer. Während eine Glühlampe nur an die 2.000 Stunden brennt, kann eine hochwertige LED Lampe bis zu 50.000 Stunden Licht spenden. Das entspräche über 30 Jahren bei einer täglichen Brenndauer von 4 Stunden.
LEDs verbrauchen wenig Energie. Ihre Effizienz äußert sich in einem bis zu 8-fach verringerten Energieverbrauch gegenüber anderen Lampen.
Zusätzlich sind sie umweltfreundlich und enthalten keine giftigen Stoffe, welche die Raumluft belasten könnten.
Nach dem Einschalten gibt es bei LED Lampen keinerlei Einschaltverzögerung. Ebenfalls ist durch die niedrige Abwärme eine Verbrennungsgefahr reduziert.
Darüber hinaus sind LEDs dimmbar, in sämtlichen Farbvarianten zu erwerben und flexibel im Design.
Ein Nachteil der LED Lampen besteht in ihrem vergleichsweise hohen Anschaffungspreis. In Hinblick auf die Energieersparnisse und Lebensdauer des Leuchtmittels relativiert sich dies jedoch schnell.
Bei günstigeren Modellen kann es zu einer Abnahme von Helligkeit kommen. Auch die Komplexität der LED Technik kann den Kauf eines passenden Modells etwas komplizierter gestalten.
Wie wird die Helligkeit von LED Lampen angegeben?
Bei LED Leuchtmittelnd wird die Helligkeit in Lumen pro Watt angegeben. Dieser Wert beschreibt die Lichtausbeute der Lampe. Je höher der Lichtstrom pro Leistung ist, desto höher wird die Lichtausbeute.
Im Falle von LED Leuchtmitteln beträgt die Helligkeit zwischen 3500 und 4000 Lumen. Dies beträgt etwa 80 Lumen pro Watt im Vergleich zu einer Glühlampe mit lediglich 12,5 Lumen pro Watt. Als Richtwert gilt: Eine Glühlampe mit 100 Watt erzeugt etwa so viel Licht wie eine LED Lampe mit 1500 Lumen.
Was ist bei der Anschaffung von LED Lampen zu beachten?
Entsprechend dem gewünschten Einsatzort und der Lichtstimmung ist bei dem Kauf einer LED Leuchte auf einige Faktoren zu achten. Hierzu zählen Helligkeit, Abstrahlwinkel, Dimmbarkeit, Lebensdauer und Wirkungsgrad. Ist die Entscheidung erst einmal getroffen, gestaltet sich der Umstieg auf LED Leuchtmittel einfach und problemlos. Nach der Umstellung kann ein durchschnittlicher Haushalt mit 300 kWh Stromverbrauch bei der Beleuchtung bis zu 80 % davon einsparen. Wenn eine LED Lampe defekt ist oder ihre Lebensdauer abgelaufen ist, darf sie nicht im Hausmüll entsorgt werden. Stattdessen sind sie bei Wertstoff- und Recyclinghöfen oder anderen Sammelstellen abzugeben. Teils verfügen auch Baumärkte oder Supermärkte über einen entsprechenden Sammelbehälter.