Der globale Beleuchtungsmarkt durchläuft einen radikalen Wandel, der durch die massiv zunehmende Verbreitung der Leuchtdiodentechnologie (LED) vorangetrieben wird.Diese Revolution der Festkörperbeleuchtung (SSL) veränderte die zugrunde liegende Wirtschaftlichkeit des Marktes und die Dynamik der Branche grundlegend.Durch die SSL-Technologie wurden nicht nur verschiedene Formen der Produktivität ermöglicht, sondern auch der Übergang von herkömmlichen Technologien zu LED-Beleuchtung verändert auch die Art und Weise, wie Menschen über Beleuchtung denken, grundlegend.Herkömmliche Beleuchtungstechnologien wurden in erster Linie für die Erfüllung der visuellen Bedürfnisse entwickelt.Bei LED-Beleuchtung rückt die positive Stimulation der biologischen Wirkung von Licht auf die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen immer mehr in den Fokus.Das Aufkommen der LED-Technologie ebnete auch den Weg für die Konvergenz zwischen Beleuchtung und Beleuchtung Internet der Dinge (IoT), was eine völlig neue Welt an Möglichkeiten eröffnet.Schon früh herrschte große Verwirrung über LED-Beleuchtung.Das hohe Marktwachstum und das große Verbraucherinteresse machen es dringend erforderlich, Zweifel an der Technologie auszuräumen und die Öffentlichkeit über ihre Vor- und Nachteile zu informieren.

Wie machtes LEDarbeiten?

Eine LED ist ein Halbleiterpaket, das aus einem LED-Chip (Chip) und anderen Komponenten besteht, die für mechanische Unterstützung, elektrische Verbindung, Wärmeleitung, optische Regulierung und Wellenlängenumwandlung sorgen.Der LED-Chip ist im Grunde ein pn-Übergangsbauelement, das aus entgegengesetzt dotierten Verbindungshalbleiterschichten besteht.Der häufig verwendete Verbindungshalbleiter ist Galliumnitrid (GaN), das eine direkte Bandlücke aufweist, die eine höhere Wahrscheinlichkeit einer Strahlungsrekombination ermöglicht als Halbleiter mit einer indirekten Bandlücke.Wenn der pn-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, bewegen sich Elektronen aus dem Leitungsband der n-Typ-Halbleiterschicht über die Grenzschicht in den p-Übergang und rekombinieren dort mit Löchern aus dem Valenzband der p-Typ-Halbleiterschicht aktiven Bereich der Diode.Durch die Elektron-Loch-Rekombination fallen die Elektronen in einen Zustand niedrigerer Energie und geben die überschüssige Energie in Form von Photonen (Lichtpaketen) ab.Dieser Effekt wird Elektrolumineszenz genannt.Das Photon kann elektromagnetische Strahlung aller Wellenlängen transportieren.Die genaue Wellenlänge des von der Diode emittierten Lichts wird durch die Energiebandlücke des Halbleiters bestimmt.

Das durch Elektrolumineszenz erzeugte Licht im LED-Chiphat eine schmale Wellenlängenverteilung mit einer typischen Bandbreite von einigen zehn Nanometern.Schmalbandige Emissionen führen zu Licht mit einer einzigen Farbe wie Rot, Blau oder Grün.Um eine weiße Lichtquelle mit breitem Spektrum bereitzustellen, muss die Breite der spektralen Leistungsverteilung (SPD) des LED-Chips erweitert werden.Die Elektrolumineszenz des LED-Chips wird teilweise oder vollständig durch Photolumineszenz in Leuchtstoffe umgewandelt.Die meisten weißen LEDs kombinieren die kurzwellige Emission von InGaN-Blue-Chips und das wieder emittierte längerwellige Licht von Leuchtstoffen.Das Leuchtstoffpulver ist in einer Silikon-, Epoxid- oder anderen Harzmatrix dispergiert.Die leuchtstoffhaltige Matrix wird auf den LED-Chip aufgetragen.Weißes Licht kann auch durch Pumpen roter, grüner und blauer Leuchtstoffe mithilfe eines ultravioletten (UV) oder violetten LED-Chips erzeugt werden.In diesem Fall kann das resultierende Weiß eine hervorragende Farbwiedergabe erzielen.Dieser Ansatz weist jedoch den Nachteil einer geringen Effizienz auf, da die große Wellenlängenverschiebung bei der Abwärtskonvertierung von UV- oder violettem Licht mit einem hohen Stokes-Energieverlust einhergeht.

Vorteile vonLED-Beleuchtung

Die Erfindung der Glühlampen vor gut einem Jahrhundert revolutionierte die künstliche Beleuchtung.Derzeit erleben wir die digitale Beleuchtungsrevolution, die durch SSL ermöglicht wird.Halbleiterbasierte Beleuchtung bietet nicht nur beispiellose Design-, Leistungs- und Wirtschaftsvorteile, sondern ermöglicht auch eine Vielzahl neuer Anwendungen und Wertversprechen, die bisher als unpraktisch galten.Der Ertrag aus der Nutzung dieser Vorteile wird die relativ hohen Vorabkosten für die Installation eines LED-Systems, bei denen es auf dem Markt noch einige Bedenken gibt, bei weitem überwiegen.

1. Energieeffizienz

Einer der Hauptgründe für die Umstellung auf LED-Beleuchtung ist die Energieeffizienz.Im letzten Jahrzehnt ist die Lichtausbeute von leuchtstoffumgewandelten weißen LED-Paketen von 85 lm/W auf über 200 lm/W gestiegen, was einem elektrischen in optischen Leistungsumwandlungswirkungsgrad (PCE) von über 60 % bei einem Standardbetriebsstrom entspricht Dichte von 35 A/cm2.Trotz der Verbesserungen bei der Effizienz von blauen InGaN-LEDs, Leuchtstoffen (Effizienz und Wellenlänge passen sich der Reaktion des menschlichen Auges an) und Gehäuse (optische Streuung/Absorption) gibt es nach Angaben des US-Energieministeriums (DOE) noch mehr Spielraum für PC-LED Effizienzsteigerungen und Lichtausbeuten von ca. 255 lm/W dürften praktisch möglich sein blaue Pumpen-LEDs.Hohe Lichtausbeute ist zweifellos ein überwältigender Vorteil von LEDs gegenüber herkömmlichen Lichtquellen – Glühlampen (bis zu 20 lm/W), Halogen (bis zu 22 lm/W), lineare Leuchtstofflampen (65–104 lm/W), Kompaktleuchtstofflampen (46). -87 lm/W), Induktionsleuchtstofflampe (70–90 lm/W), Quecksilberdampf (60–60 lm/W), Hochdrucknatrium (70–140 lm/W), Quarzmetallhalogenid (64–110 lm/W) W) und keramisches Metallhalogenid (80-120 lm/W).

2. Effizienz der optischen Abgabe

Abgesehen von erheblichen Verbesserungen der Lichtquelleneffizienz ist die Möglichkeit, mit LED-Beleuchtung eine hohe optische Effizienz der Leuchten zu erreichen, bei Verbrauchern weniger bekannt, bei Lichtdesignern jedoch sehr erwünscht.Die effektive Übertragung des von Lichtquellen emittierten Lichts auf das Ziel war eine große Designherausforderung in der Branche.Herkömmliche Glühlampen strahlen ihr Licht in alle Richtungen ab.Dies führt dazu, dass ein Großteil des von der Lampe erzeugten Lichtstroms in der Leuchte eingeschlossen wird (z. B. durch Reflektoren, Diffusoren) oder aus der Leuchte in eine Richtung austritt, die für die beabsichtigte Anwendung nicht nützlich oder einfach störend für das Auge ist.HID-Leuchten wie Metallhalogenid- und Hochdruck-Natriumdampflampen leiten das von der Lampe erzeugte Licht im Allgemeinen mit einer Effizienz von etwa 60 % bis 85 % aus der Leuchte heraus.Es ist nicht ungewöhnlich, dass bei Einbau-Downlights und Troffers, die Leuchtstoff- oder Halogenlichtquellen verwenden, optische Verluste von 40–50 % auftreten.Der gerichtete Charakter der LED-Beleuchtung ermöglicht eine effektive Lichtabgabe und der kompakte Formfaktor von LEDs ermöglicht eine effiziente Regulierung des Lichtstroms mithilfe von Verbundlinsen.Gut konzipierte LED-Beleuchtungssysteme können einen optischen Wirkungsgrad von mehr als 90 % liefern.

3. Gleichmäßigkeit der Beleuchtung

Eine gleichmäßige Ausleuchtung ist eine der obersten Prioritäten bei der Gestaltung von Innenraum- und Außenflächen-/Straßenbeleuchtungen.Die Gleichmäßigkeit ist ein Maß für das Verhältnis der Beleuchtungsstärke über eine Fläche.Eine gute Beleuchtung sollte eine gleichmäßige Verteilung der einfallenden Lumen über eine Arbeitsfläche oder einen Arbeitsbereich gewährleisten.Extreme Leuchtdichteunterschiede aufgrund ungleichmäßiger Beleuchtung können zu visueller Ermüdung führen, die Arbeitsleistung beeinträchtigen und sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen, da sich das Auge an Oberflächen mit unterschiedlicher Leuchtdichte anpassen muss.Übergänge von einem hell beleuchteten Bereich zu einem Bereich mit sehr unterschiedlicher Leuchtdichte führen zu einem vorübergehenden Verlust der Sehschärfe, was große Auswirkungen auf die Sicherheit bei Außenanwendungen mit Fahrzeugverkehr hat.In großen Innenräumen trägt eine gleichmäßige Beleuchtung zu einem hohen Sehkomfort bei, ermöglicht flexible Arbeitsorte und macht die Umstellung der Leuchten überflüssig.Dies kann besonders in Industrie- und Gewerbehallen mit hohen Regalen von Vorteil sein, wo das Bewegen der Leuchten mit erheblichen Kosten und Unannehmlichkeiten verbunden ist.Leuchten mit HID-Lampen haben direkt unter der Leuchte eine deutlich höhere Beleuchtungsstärke als weiter von der Leuchte entfernte Bereiche.Dies führt zu einer schlechten Gleichmäßigkeit (typisches Max/Min-Verhältnis 6:1).Lichtdesigner müssen die Leuchtendichte erhöhen, um sicherzustellen, dass die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke den minimalen Designanforderungen entspricht.Im Gegensatz dazu erzeugt eine große lichtemittierende Oberfläche (LES), die aus einer Reihe kleiner LEDs besteht, eine Lichtverteilung mit einer Gleichmäßigkeit von weniger als 3:1 Max/Min-Verhältnis, was zu besseren Sehbedingungen und einer deutlich geringeren Anzahl führt von Installationen im Aufgabenbereich.

4. Gerichtete Beleuchtung

Aufgrund ihres gerichteten Emissionsmusters und ihrer hohen Flussdichte eignen sich LEDs grundsätzlich für die gerichtete Beleuchtung.Eine gerichtete Leuchte bündelt das von der Lichtquelle emittierte Licht in einen gerichteten Strahl, der ununterbrochen von der Leuchte zum Zielbereich wandert.Eng fokussierte Lichtstrahlen werden verwendet, um durch den Einsatz von Kontrasten eine Hierarchie der Wichtigkeit zu schaffen, ausgewählte Merkmale aus dem Hintergrund hervorzuheben und einem Objekt Interesse und emotionale Anziehungskraft zu verleihen.Richtungsleuchten, einschließlich Strahler und Flutlichter, werden häufig in Akzentbeleuchtungsanwendungen eingesetzt, um die Hervorhebung zu verstärken oder ein Designelement hervorzuheben.Gerichtete Beleuchtung wird auch in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein intensiver Strahl benötigt wird, um anspruchsvolle Sehaufgaben zu erfüllen oder eine Beleuchtung über große Entfernungen bereitzustellen.Zu den Produkten, die diesem Zweck dienen, gehören Taschenlampen,Suchscheinwerfer, Followspots,Fahrzeugfahrlichter, Stadionflutlichterusw. Eine LED-Leuchte kann in ihrer Lichtausbeute genügend Leistung bringen, sei es, um einen sehr gut definierten „harten“ Strahl für große Dramatik zu erzeugen COB-LEDsoder einen langen Strahl weit in die Ferne zu werfenHochleistungs-LEDs.

5. Spektraltechnik

Die LED-Technologie bietet die neue Möglichkeit, die spektrale Leistungsverteilung (SPD) der Lichtquelle zu steuern, was bedeutet, dass die Lichtzusammensetzung für verschiedene Anwendungen maßgeschneidert werden kann.Die spektrale Steuerbarkeit ermöglicht es, das Spektrum von Beleuchtungsprodukten so zu gestalten, dass es spezifische menschliche visuelle, physiologische, psychologische, pflanzliche Photorezeptor- oder sogar Halbleiterdetektor-Reaktionen (z. B. HD-Kameras) oder eine Kombination solcher Reaktionen auslöst.Eine hohe spektrale Effizienz kann durch Maximierung der gewünschten Wellenlängen und Entfernung oder Reduzierung schädlicher oder unnötiger Teile des Spektrums für eine bestimmte Anwendung erreicht werden.Bei Weißlichtanwendungen kann die SPD von LEDs für die vorgeschriebene Farbtreue optimiert werdenähnlicher Farbtemperatur (CCT).Mit einem Mehrkanal-Multi-Emitter-Design kann die von der LED-Leuchte erzeugte Farbe aktiv und präzise gesteuert werden.RGB-, RGBA- oder RGBW-Farbmischsysteme, die ein vollständiges Lichtspektrum erzeugen können, eröffnen Designern und Architekten unendliche ästhetische Möglichkeiten.Dynamische Weißsysteme nutzen Multi-CCT-LEDs, um ein warmes Dimmen zu ermöglichen, das beim Dimmen die Farbeigenschaften von Glühlampen nachahmt, oder um eine abstimmbare weiße Beleuchtung bereitzustellen, die eine unabhängige Steuerung von Farbtemperatur und Lichtintensität ermöglicht.Auf den Menschen ausgerichtete Beleuchtungbezogen auf Tunable-White-LED-Technologieist einer der Impulsgeber für viele der neuesten Entwicklungen in der Lichttechnologie.

6. Ein-/Ausschalten

LEDs schalten sich nahezu augenblicklich mit voller Helligkeit ein (im einstelligen Bereich bis hin zu mehreren zehn Nanosekunden) und haben eine Ausschaltzeit im Bereich von mehreren zehn Nanosekunden.Im Gegensatz dazu kann die Aufwärmzeit, also die Zeit, die die Glühbirne benötigt, um ihre volle Lichtleistung zu erreichen, bei Kompaktleuchtstofflampen bis zu 3 Minuten betragen.HID-Lampen benötigen eine Aufwärmphase von mehreren Minuten, bevor sie brauchbares Licht liefern.Bei Metallhalogenidlampen, für die früher die Haupttechnologie eingesetzt wurde, ist die Heißwiederzündung ein weitaus größeres Problem als die Erstinbetriebnahme HochregalbeleuchtungUnd HochleistungsflutlichtIn Industrieanlagen,Stadien und Arenen.Ein Stromausfall in einer Einrichtung mit Halogen-Metalldampflampen kann die Sicherheit gefährden, da der Heißwiederzündvorgang von Halogen-Metalldampflampen bis zu 20 Minuten dauert.Durch sofortiges Starten und Wiederzünden im heißen Zustand sind LEDs in der einzigartigen Lage, viele Aufgaben effektiv auszuführen.Nicht nur allgemeine Beleuchtungsanwendungen profitieren stark von der kurzen Reaktionszeit von LEDs, auch eine Vielzahl von Spezialanwendungen profitieren von dieser Fähigkeit.Beispielsweise können LED-Leuchten synchron mit Verkehrskameras arbeiten, um eine intermittierende Beleuchtung zur Erfassung fahrender Fahrzeuge bereitzustellen.LEDs schalten sich 140 bis 200 Millisekunden schneller ein als Glühlampen.Der Reaktionszeitvorteil legt nahe, dass LED-Bremslichter einen Heckaufprall wirksamer verhindern als Glühlampen.Ein weiterer Vorteil von LEDs im Schaltbetrieb ist der Schaltzyklus.Die Lebensdauer von LEDs wird durch häufiges Schalten nicht beeinträchtigt.Typische LED-Treiber für allgemeine Beleuchtungsanwendungen sind für 50.000 Schaltzyklen ausgelegt, und es ist ungewöhnlich, dass Hochleistungs-LED-Treiber 100.000, 200.000 oder sogar 1 Million Schaltzyklen aushalten.Die LED-Lebensdauer wird durch schnelle Zyklen (Hochfrequenzschaltung) nicht beeinträchtigt.Aufgrund dieser Funktion eignen sich LED-Leuchten gut für dynamische Beleuchtung und für den Einsatz mit Lichtsteuerungen wie Anwesenheits- oder Tageslichtsensoren.Andererseits kann häufiges Ein-/Ausschalten die Lebensdauer von Glüh-, HID- und Leuchtstofflampen verkürzen.Diese Lichtquellen haben im Laufe ihrer Nennlebensdauer in der Regel nur wenige tausend Schaltzyklen.

7. Dimmfunktion

Die Fähigkeit, Licht auf sehr dynamische Weise zu erzeugen, eignet sich hervorragend für LEDsDimmsteuerung, wohingegen Leuchtstofflampen und HID-Lampen nicht gut auf Dimmen reagieren.Das Dimmen von Leuchtstofflampen erfordert den Einsatz teurer, großer und komplexer Schaltkreise, um die Gasanregungs- und Spannungsbedingungen aufrechtzuerhalten.Das Dimmen von HID-Lampen führt zu einer kürzeren Lebensdauer und einem vorzeitigen Lampenausfall.Metallhalogenid- und Natriumdampf-Hochdrucklampen können nicht unter 50 % der Nennleistung gedimmt werden.Außerdem reagieren sie wesentlich langsamer auf Dimmsignale als LEDs.Das Dimmen von LEDs kann entweder durch Konstantstromreduzierung (CCR), besser bekannt als analoges Dimmen, oder durch Anwenden von Pulsweitenmodulation (PWM) auf die LED, auch digitales Dimmen genannt, erfolgen.Durch analoges Dimmen wird der Treiberstrom gesteuert, der zu den LEDs fließt.Dies ist die am weitesten verbreitete Dimmlösung für allgemeine Beleuchtungsanwendungen, obwohl LEDs bei sehr niedrigen Strömen (unter 10 %) möglicherweise keine gute Leistung erbringen.Beim PWM-Dimmen variiert das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation, um am Ausgang einen Durchschnittswert über einen gesamten Bereich von 100 % bis 0 % zu erzeugen.Die Dimmsteuerung von LEDs ermöglicht es, die Beleuchtung an die menschlichen Bedürfnisse anzupassen, Energieeinsparungen zu maximieren, Farbmischung und CCT-Abstimmung zu ermöglichen und die Lebensdauer der LEDs zu verlängern.

8. Kontrollierbarkeit

Der digitale Charakter von LEDs erleichtert die nahtlose Integration von Sensoren, Prozessoren, Controller und Netzwerkschnittstellen in Beleuchtungssysteme zur Umsetzung verschiedener intelligenter Beleuchtungsstrategien, von dynamischer Beleuchtung und adaptiver Beleuchtung bis hin zu allem, was das IoT als nächstes bringt.Der dynamische Aspekt der LED-Beleuchtung reicht vom einfachen Farbwechsel bis hin zu komplexen Lichtshows über Hunderte oder Tausende individuell steuerbarer Beleuchtungsknoten bis hin zur komplexen Übersetzung von Videoinhalten zur Anzeige auf LED-Matrixsystemen.Die SSL-Technologie ist das Herzstück eines großen Ökosystems von vernetzte Beleuchtungslösungendie Tageslichtnutzung, Anwesenheitserkennung, Zeitsteuerung, eingebettete Programmierbarkeit und mit dem Netzwerk verbundene Geräte nutzen können, um verschiedene Aspekte der Beleuchtung zu steuern, zu automatisieren und zu optimieren.Durch die Migration der Beleuchtungssteuerung auf IP-basierte Netzwerke können intelligente, sensorgesteuerte Beleuchtungssysteme mit anderen Geräten darin zusammenarbeiten IoT-Netzwerke.Dies eröffnet Möglichkeiten für die Schaffung einer breiten Palette neuer Dienste, Vorteile, Funktionalitäten und Einnahmequellen, die den Wert von LED-Beleuchtungssystemen steigern.Die Steuerung von LED-Beleuchtungssystemen kann über verschiedene kabelgebundene und realisiert werdenKabellose KommunikationProtokolle, darunter Lichtsteuerungsprotokolle wie 0-10 V, DALI, DMX512 und DMX-RDM, Gebäudeautomatisierungsprotokolle wie BACnet, LON, KNX und EnOcean sowie Protokolle, die auf der immer beliebter werdenden Mesh-Architektur eingesetzt werden (z. B. ZigBee, Z-Wave, Bluetooth Mesh, Thread).

9. Designflexibilität

Die geringe Größe von LEDs ermöglicht Leuchtendesignern die Herstellung von Lichtquellen in Formen und Größen, die für viele Anwendungen geeignet sind.Diese physische Eigenschaft gibt den Designern mehr Freiheit, ihre Designphilosophie auszudrücken oder Markenidentitäten zu kreieren.Die Flexibilität, die sich aus der direkten Integration von Lichtquellen ergibt, bietet die Möglichkeit, Beleuchtungsprodukte zu schaffen, die eine perfekte Verbindung zwischen Form und Funktion bieten.LED-Leuchtenkönnen so gestaltet werden, dass die Grenzen zwischen Design und Kunst für Anwendungen verwischt werden, bei denen ein dekorativer Schwerpunkt im Vordergrund steht.Sie können auch so gestaltet werden, dass sie ein hohes Maß an architektonischer Integration unterstützen und sich in jede Designkomposition einfügen.Halbleiterbeleuchtung treibt auch in anderen Bereichen neue Designtrends voran.Einzigartige Gestaltungsmöglichkeiten ermöglichen es Fahrzeugherstellern, unverwechselbare Scheinwerfer und Rücklichter zu entwerfen, die den Fahrzeugen ein ansprechendes Aussehen verleihen.

10. Haltbarkeit

Eine LED strahlt Licht aus einem Halbleiterblock aus – und nicht aus einer Glasbirne oder -röhre, wie es bei herkömmlichen Glüh-, Halogen-, Leuchtstoff- und HID-Lampen der Fall ist, die Glühfäden oder Gase zur Lichterzeugung nutzen.Die Festkörpergeräte werden im Allgemeinen auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) montiert, wobei die Verbindung typischerweise über gelötete Leitungen erfolgt.Kein zerbrechliches Glas, keine beweglichen Teile und kein Glühfadenbruch – LED-Beleuchtungssysteme sind daher äußerst stoß-, vibrations- und verschleißfest.Die Solid-State-Haltbarkeit von LED-Beleuchtungssystemen hat in einer Vielzahl von Anwendungen offensichtliche Vorteile.Innerhalb einer Industrieanlage gibt es Orte, an denen die Beleuchtung durch übermäßige Vibrationen großer Maschinen beeinträchtigt wird.Leuchten, die entlang von Straßen und Tunneln installiert werden, müssen wiederholten Vibrationen standhalten, die durch mit hoher Geschwindigkeit vorbeifahrende schwere Fahrzeuge verursacht werden.Vibrationen gehören zum typischen Arbeitsalltag von Arbeitsscheinwerfern, die an Bau-, Bergbau- und Landwirtschaftsfahrzeugen, Maschinen und Geräten montiert sind.Tragbare Leuchten wie Taschenlampen und Campinglaternen sind häufig Stürzen ausgesetzt.Es gibt auch viele Anwendungen, bei denen kaputte Lampen eine Gefahr für die Bewohner darstellen.All diese Herausforderungen erfordern eine robuste Beleuchtungslösung, und genau das kann Solid-State-Beleuchtung bieten.

11. Produktlebensdauer

Eine lange Lebensdauer ist einer der Hauptvorteile der LED-Beleuchtung, doch Behauptungen über eine lange Lebensdauer, die sich ausschließlich auf die Lebensdauer des LED-Pakets (Lichtquelle) stützen, können irreführend sein.Als Nutzungsdauer eines LED-Pakets, einer LED-Lampe oder einer LED-Leuchte (Leuchtkörper) wird oft der Zeitpunkt bezeichnet, an dem die Lichtstromleistung auf 70 % der ursprünglichen Leistung oder L70 gesunken ist.Typischerweise haben LEDs (LED-Pakete) eine L70-Lebensdauer zwischen 30.000 und 100.000 Stunden (bei Ta = 85 °C).Allerdings werden LM-80-Messungen, die zur Vorhersage der L70-Lebensdauer von LED-Paketen mithilfe der TM-21-Methode verwendet werden, durchgeführt, wobei die LED-Pakete kontinuierlich unter gut kontrollierten Betriebsbedingungen betrieben werden (z. B. in einer temperaturkontrollierten Umgebung und mit konstantem Gleichstrom versorgt). Antriebsstrom).Im Gegensatz dazu sind LED-Systeme in realen Anwendungen häufig mit einer höheren elektrischen Überlastung, höheren Sperrschichttemperaturen und raueren Umgebungsbedingungen konfrontiert.Bei LED-Systemen kann es zu einer beschleunigten Lumenerhaltung oder einem völlig vorzeitigen Ausfall kommen.Allgemein,LED-Lampen (Glühbirnen, Röhren)L70-Lebensdauern liegen zwischen 10.000 und 25.000 Stunden, integrierte LED-Leuchten (z. B. Hallenleuchten, Straßenlaternen, Downlights) haben Lebensdauern zwischen 30.000 Stunden und 60.000 Stunden.Im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungsprodukten – Glühlampen (750–2.000 Stunden), Halogen (3.000–4.000 Stunden), Kompaktleuchtstofflampen (8.000–10.000 Stunden) und Metallhalogenid (7.500–25.000 Stunden) – LED-Systeme, insbesondere die integrierten Leuchten, sorgen für eine wesentlich längere Lebensdauer.Da LED-Leuchten nahezu wartungsfrei sind, bilden reduzierte Wartungskosten in Verbindung mit hohen Energieeinsparungen durch den Einsatz von LED-Leuchten über ihre längere Lebensdauer die Grundlage für einen hohen Return on Investment (ROI).

12. Photobiologische Sicherheit

LEDs sind photobiologisch unbedenkliche Lichtquellen.Sie erzeugen keine Infrarotemission (IR) und emittieren eine vernachlässigbare Menge ultraviolettes (UV) Licht (weniger als 5 uW/lm).Glühlampen, Leuchtstofflampen und Metallhalogenidlampen wandeln 73 %, 37 % bzw. 17 % der verbrauchten Energie in Infrarotenergie um.Sie emittieren auch im UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums – Glühlampen (70–80 uW/lm), Kompaktleuchtstofflampen (30–100 uW/lm) und Metallhalogenidlampen (160–700 uW/lm).Lichtquellen, die UV- oder IR-Licht aussenden, können bei ausreichend hoher Intensität eine photobiologische Gefahr für Haut und Augen darstellen.Die Einwirkung von UV-Strahlung kann zu Katarakt (Trübung der normalerweise klaren Linse) oder Photokeratitis (Hornhautentzündung) führen.Kurzfristige Einwirkung hoher IR-Strahlung kann zu thermischen Schäden an der Netzhaut des Auges führen.Eine langfristige Einwirkung hoher Dosen an Infrarotstrahlung kann den Glasbläser-Katarakt auslösen.Durch Glühlampenbeleuchtungssysteme verursachte thermische Beschwerden sind im Gesundheitswesen seit langem ein Ärgernis, da herkömmliche OP-Arbeitsplatzleuchten und zahnärztliche Behandlungsleuchten Glühlampen verwenden, um Licht mit hoher Farbtreue zu erzeugen.Der von diesen Leuchten erzeugte hochintensive Strahl liefert eine große Menge thermischer Energie, die für Patienten sehr unangenehm sein kann.

Zwangsläufig ist die Diskussion überphotobiologische SicherheitIm Mittelpunkt steht häufig die Gefahr durch blaues Licht, bei der es sich um eine photochemische Schädigung der Netzhaut handelt, die durch Strahlungseinwirkung bei Wellenlängen hauptsächlich zwischen 400 nm und 500 nm entsteht.Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass LEDs möglicherweise eher eine Gefahr durch blaues Licht darstellen, da die meisten weißen LEDs mit Phosphor-Konvertierung eine blaue LED-Pumpe verwenden.DOE und IES haben klargestellt, dass sich LED-Produkte hinsichtlich der Gefahr von blauem Licht nicht von anderen Lichtquellen mit der gleichen Farbtemperatur unterscheiden.Selbst unter strengen Bewertungskriterien stellen phosphorkonvertierte LEDs kein solches Risiko dar.

13. Strahlungseffekt

LEDs erzeugen Strahlungsenergie nur im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums von etwa 400 nm bis 700 nm.Diese spektrale Eigenschaft verschafft LED-Leuchten einen wertvollen Anwendungsvorteil gegenüber Lichtquellen, die Strahlungsenergie außerhalb des sichtbaren Lichtspektrums erzeugen.UV- und IR-Strahlung herkömmlicher Lichtquellen birgt nicht nur fotobiologische Gefahren, sondern führt auch zur Materialdegradation.UV-Strahlung ist für organische Materialien äußerst schädlich, da die Photonenenergie der Strahlung im UV-Spektralband hoch genug ist, um eine direkte Bindungsspaltung und Photooxidationswege hervorzurufen.Die daraus resultierende Störung oder Zerstörung des Chromophors kann zu Materialschäden und Verfärbungen führen.Bei Museumsanwendungen müssen alle Lichtquellen, die UV-Strahlung über 75 uW/lm erzeugen, gefiltert werden, um irreversible Schäden an Kunstwerken zu minimieren.IR verursacht nicht die gleichen photochemischen Schäden wie UV-Strahlung, kann aber dennoch zu Schäden beitragen.Eine Erhöhung der Oberflächentemperatur eines Objekts kann zu einer beschleunigten chemischen Aktivität und physikalischen Veränderungen führen.IR-Strahlung mit hoher Intensität kann zu Oberflächenverhärtung, Verfärbung und Rissbildung von Gemälden, Verfall von Kosmetikprodukten, Austrocknen von Gemüse und Obst, Schmelzen von Schokolade und Süßwaren usw. führen.

14. Brand- und Explosionsschutz

Brand- und Expositionsgefahren sind keine Merkmale von LED-Beleuchtungssystemen, da eine LED innerhalb eines Halbleitergehäuses durch Elektrolumineszenz elektrische Energie in elektromagnetische Strahlung umwandelt.Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien, die Licht durch Erhitzen von Wolframfäden oder durch Anregung eines gasförmigen Mediums erzeugen.Ein Fehler oder unsachgemäße Bedienung kann zu einem Brand oder einer Explosion führen.Metallhalogenidlampen sind besonders explosionsgefährdet, da die Quarzbogenröhre bei hohem Druck (520 bis 3.100 kPa) und sehr hoher Temperatur (900 bis 1.100 °C) arbeitet.Nicht-passive Ausfälle der Bogenentladungsröhre, die durch das Ende der Lebensdauer der Lampe, durch Ausfälle des Vorschaltgeräts oder durch die Verwendung einer falschen Lampen-Vorschaltgerät-Kombination verursacht werden, können zum Bruch des Außenkolbens der Metallhalogenidlampe führen.Die heißen Quarzsplitter können brennbare Materialien, brennbare Stäube oder explosive Gase/Dämpfe entzünden.

15. Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC)

LEDs können mit einer Frequenz ein- und ausgeschaltet werden, die schneller ist, als das menschliche Auge erkennen kann.Diese unsichtbare Ein-/Ausschaltmöglichkeit eröffnet eine neue Anwendung für Beleuchtungsprodukte.LiFi (Lichttreue) Die Technologie hat in der drahtlosen Kommunikationsbranche große Aufmerksamkeit erhalten.Es nutzt die „EIN“- und „AUS“-Sequenzen der LEDs zur Datenübertragung.Im Vergleich zu aktuellen drahtlosen Kommunikationstechnologien, die Funkwellen verwenden (z. B. Wi-Fi, IrDA und Bluetooth), verspricht LiFi eine tausendmal größere Bandbreite und eine deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit.Aufgrund der Allgegenwärtigkeit von Beleuchtung gilt LiFi als attraktive IoT-Anwendung.Jede LED-Leuchte kann als optischer Zugangspunkt zur drahtlosen Datenkommunikation genutzt werden, sofern ihr Treiber in der Lage ist, Streaming-Inhalte in digitale Signale umzuwandeln.

16. DC-Beleuchtung

LEDs sind strombetriebene Niederspannungsgeräte.Diese Beschaffenheit ermöglicht es der LED-Beleuchtung, die Vorteile von Niederspannungs-Gleichstrom-Verteilungsnetzen zu nutzen.Es besteht ein wachsendes Interesse an Gleichstrom-Mikronetzsystemen, die entweder unabhängig oder in Verbindung mit einem Standardversorgungsnetz betrieben werden können.Diese kleinen Stromnetze bieten verbesserte Schnittstellen zu Erzeugern erneuerbarer Energien (Sonne, Wind, Brennstoffzelle usw.).Lokal verfügbarer Gleichstrom macht eine Wechselstrom-Gleichstromumwandlung auf Geräteebene überflüssig, die einen erheblichen Energieverlust mit sich bringt und eine häufige Fehlerquelle bei wechselstrombetriebenen LED-Systemen darstellt.Hocheffiziente LED-Beleuchtung verbessert wiederum die Autonomie von wiederaufladbaren Batterien oder Energiespeichersystemen.Da die IP-basierte Netzwerkkommunikation an Bedeutung gewinnt, hat sich Power over Ethernet (PoE) als stromsparende Microgrid-Option herauskristallisiert, um Niederspannungs-Gleichstrom über dasselbe Kabel zu liefern, das auch die Ethernet-Daten liefert.LED-Beleuchtung bietet klare Vorteile, um die Stärken einer PoE-Installation zu nutzen.

17. Kaltbetrieb

LED-Beleuchtung eignet sich hervorragend für Umgebungen mit kalten Temperaturen.Eine LED wandelt elektrische Energie durch Injektionselektrolumineszenz in optische Energie um, die aktiviert wird, wenn die Halbleiterdiode elektrisch vorgespannt ist.Dieser Startvorgang ist nicht temperaturabhängig.Eine niedrige Umgebungstemperatur erleichtert die Ableitung der von LEDs erzeugten Abwärme und verhindert so einen thermischen Abfall (Verringerung der optischen Leistung bei erhöhten Temperaturen).Im Gegensatz dazu stellt der Betrieb bei kalten Temperaturen für Leuchtstofflampen eine große Herausforderung dar.Um die Leuchtstofflampe in einer kalten Umgebung zum Starten zu bringen, ist eine Hochspannung erforderlich, um den Lichtbogen zu zünden.Auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt verlieren Leuchtstofflampen einen erheblichen Teil ihrer Nennlichtleistung, während LED-Leuchten in kalten Umgebungen – sogar bis zu -50 °C – ihre beste Leistung erbringen.LED-Leuchten eignen sich daher ideal für den Einsatz in Gefrierschränken, Kühlschränken, Kühlräumen und Außenanwendungen.

18. Umweltauswirkungen

LED-Leuchten verursachen deutlich weniger Umweltauswirkungen als herkömmliche Lichtquellen.Ein geringer Energieverbrauch führt zu geringen CO2-Emissionen.LEDs enthalten kein Quecksilber und verursachen daher am Ende ihrer Lebensdauer weniger Umweltprobleme.Im Vergleich dazu erfordert die Entsorgung von quecksilberhaltigen Leuchtstofflampen und HID-Lampen strenge Abfallentsorgungsprotokolle.