LED – leicht erklärt

LED – leicht erklärt

Know-how zur LED-Technologie in Theorie und Praxis

RZ_LED_Broschuere_dt_2015.indd 1 23.01.15 14:59

Kapitel Seite

1.0 Einführung 3

1.1 Was ist LED? 3

1.2 Warum LED? 3

2.0 LED-Technologie 4

2.1 Die Herstellung 4

2.2 Funktion der LED 5

2.3 LED-Typen 5

2.4 LED-Bautypen 6

2.5 Vorteile der LED-Technologie 7

2.6 Qualitätsmerkmale 8

2.7 Konventionelle Technik oder LED? 15

3.0 LED-Anwendung 16

3.1 Wo macht der Einsatz von LED Sinn? 16

3.2 Berechnung Energiepotential Beleuchtung 17

3.3 LED-Leuchtmittel 18

3.4 LED-Leuchten 18

3.5 Spannungsgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel 19

3.6 Stromgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel 19

3.7 Hochvolt-Leuchten / -Leuchtmittel 20

3.8 Projekte 21

4.0 LED-Planung und Installation 24

4.1 Von konventionell zu LED – Fragen zum Leuchtmittelwechsel 24

4.2 Planung einer LED-Anlage 24

4.3 Dimmen von LED 24

4.4 Einbau und Montage von LED-Leuchten 27

4.5 Elektro-Material AG und Elevite 28

5.0 Neue Technologien 30

5.1 Ausblick OLED 30

5.2 LCC-Technologie 32

6.0 FAQ’s 34

7.0 Lexikon 38

Inhalt

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3

Wir Menschen brauchen Licht zum Leben. Licht ist unser Zeitgeber und steuert unse-ren Schlaf-Wach-Rhythmus. Neben dem natürlichen Sonnenlicht spielt das Kunstlicht eine wesentliche Rolle, denn wir verbringen einen Grossteil unserer Zeit in Innenräumen. Gerade nachts benötigen wir Licht: Für Sicherheit und Orientierung, Arbeit und Vergnü-gen. Das Kunstlicht begleitet uns im Innen- und Aussenraum, im Privat- und Geschäfts-leben. Licht schafft Stimmungen und beein�usst unser Wohlbe�nden. Tag und Nacht.

Diese Broschüre bietet Ihnen umfangreiches Fachwissen rund um Technik, Anwendung und Einsatzmöglichkeiten von LED-Leuchtmitteln und -Leuchten. Damit Sie für die Zu-kunft gerüstet sind!

1.1 Was ist LED?

LED, die licht-emittierende Diode, bezeichnet ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fliesst durch die Diode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht ab. Im Gegensatz zu konventio-nellen Leuchtmitteln sind LEDs elektronische Bauteile: winzige Elektronik-Chips aus Halbleiter-kristallen. LEDs brauchen keine Farb�lter: Ihr Licht wird durch unterschiedliche Halbleitermateri-alien direkt in verschiedenen Farben erzeugt. Bereits 1907 wurde das Leuchten anorganischer Stoffe entdeckt, die Geburtsstunde der industriell gefertigten LED war 1962. Seit Mitte der 90-er Jahre gibt es weisse LEDs. In den vergangenen Jahren hat sich der Wirkungsgrad der LED alle zwei Jahre verdoppelt. Heute werden LEDs in vielfältigen Anwendungen eingesetzt. Sie hat sich zu einer wirtschaftlichen Lichtquelle etabliert, die mit vielen Vorteilen punktet. Basis dafür sind gute Qualität, eine korrekte Installation und Inbetriebnahme sowie Ihr Fachwissen, wann und wo LEDs Sinn machen.

1.2 Warum LED?

LEDs sind heute wirtschaftliche Lichtquellen für die Akzent- und Allgemeinbeleuchtung. Dort, wo es Sinn macht, können sie konventionelle Leuchtmittel ersetzen, bei höherer Flexibilität und geringerem Stromverbrauch. Energie benötigt Ressourcen. Um Kosten durch steigende Strom-preise zu reduzieren und die zur Verfügung stehende Energie sinnvoll einzusetzen, bietet sich in vielen Anwendungen der Einsatz von LED-Leuchtmitteln und -Leuchten an.

LEDs sind klein, �exibel und dimmbar. Sie sind extrem langlebig und punkten mit hoher Licht-qualität. LEDs können im Innen- und Aussenraum eingesetzt werden. Sie erzeugen weisses und farbiges Licht und schonen sensible Ware. Bei einem konsequenten Einsatz der LED-Tech-nologie und der Nutzung intelligenter Lichtsteuerungen können circa 70 % der Energie für Be-leuchtung eingespart werden. Der Durchbruch in der LED-Technik stellt wohl die grösste Um-wälzung in der Lichttechnik seit Jahrzehnten dar.

1.0 Einführung


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2.0 LED-Technologie

2.1 Die Herstellung

LEDs bestehen aus Halbleiterkristallen. Während in konventionellen Leuchtmitteln ein Glühdraht oder ein Gas Licht erzeugt, sind LEDs winzige Elektronik-Chips aus speziellen Halbleiterkristal-len. Mit der LED-Technologie sind wir im Zeitalter der Optoelektronik angekommen.

Das Rohmaterial für LEDs bilden Halbleiterkristalle, die auf einem sogenannten Wafer aufge-baut und dann zu Chips geschnitten werden. Die Leuchtdioden bestehen aus einem negativ leitenden Grundhalbleiter mit einem Überschuss an Elektronen. Darüber kommt eine sehr dün-ne, positiv leitende Halbleiterschicht mit einem Mangel an Elektronen, «Löcher» genannt. Unter Spannung wandern die überzähligen Elektronen und «Löcher» nun aufeinander zu und rekom-binieren in der sogenannten Sperrschicht. Die freigesetzte Energie wird im Halbleiterkristall in Licht und Wärme umgesetzt.

Trotz modernster Anlagen verfügen nicht alle Bereiche des Wafers über die gleichen lichttech-nischen Eigenschaften von Lichtstrom und Farbort. Daher fällt der Selektion, dem sogenannten Binning, nach dem Schneiden des Wafers in einzelne LED-Chips eine hohe Bedeutung zu. Da-mit eine konstante Lichtqualität mit gleichem Helligkeitsniveau und einheitlicher Lichtfarbe ge-währleistet ist, müssen die LEDs einer Charge sortiert werden. Sie werden in sogenannte Bins (englisch: Behälter) eingeteilt. Dieser Binning-Prozess ist speziell bei weissen LEDs von grosser Bedeutung. Lesen Sie mehr dazu im Kapitel «Qualitätsmerkmale» auf Seite 8.

Um die elektrische Kontaktierung zu vereinfachen und die LED vor Umweltein�üssen zu schüt-zen, wird sie in eine Silikonlinse gegossen, die zugleich den Lichtaustritt verbessert.

HerstellungKurze Durchlaufzeiten und hohe Stück-zahlen zeichnen moderne Produktions-anlagen für Verbindungs-Halbleitermate-rialien aus. Aus einem Wafer erhält man hunderte LED-Chips.

Der kleine Licht erzeugende LED-Chip liegt auf einem grossen Wärmeleitelement für gutes ther-misches Management auf. Die Linse übernimmt die primäre Lichtlenkung.

Aufbau eines LED-Moduls

Linse

Bondverbindung

Leitkleber oder Lot

Lötstelle(z. B. zur Leiterplatte)

Leiterplatte

Träger / Gehäuse

Chip

Modul


Positiv vorgeladeneSchicht

Negativ vorgeladene Schicht

Übergangsbereich

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2.2 Funktion der LED

Fliesst Strom durch den Halbleiter, beginnt er zu leuchten. Er «emittiert» Licht. In der Lichttech-nik wird dieser Prozess «Elektrolumineszenz» genannt. Schon wenig Energie reicht aus, um das Leuchten anzuregen. Die freigesetzte Energie wird im Halbleiterkristall in Strahlung umgesetzt. Re� ektoren und Linsen lenken das Licht.

LEDs werden mit Gleichspannung betrieben. Sie benötigen einen Konverter als Spannungs-wandler. Im Gegensatz zu Glühlampen, die ein kontinuierliches Spektrum aussenden, emittiert eine LED Licht in einer bestimmten Farbe. Die Farbe des Lichts hängt vom verwendeten Halb-leitermaterial ab. Überwiegend werden zwei Materialsysteme (AllnGaP und InGaN) benutzt, um LED mit hoher Helligkeit in allen Farben von Blau bis Rot und mittels Lumineszenzkonversion (siehe Seite 8) auch in Weiss zu erzeugen. Dabei sind unterschiedliche Spannungen erforder-lich, um die Diode in Durchlassrichtung zu betreiben.

2.3 LED-Typen

High-Power-LEDs, auch Hochleistungs-LEDs genannt, geben am meisten Licht ab. Die kleinsteHigh-Power-LED ist kaum grösser als ein Streichholzkopf und erreicht dabei eine Ef� zienz von 100 Lumen pro Watt (lm/W).

Low-Power-LEDs, stammen aus den Anfangstagen der LED-Technologie. Sie sind drei oder fünf Millimeter gross und verfügen über einen Abstrahlwinkel von 15 bis 30 Grad. Mit der be-drahteten 5-mm-LED begann der Siegeszug der LED; heute werden Low-Power-LEDs vor al-lem in der Signalbeleuchtung noch eingesetzt. Betrieben werden sie mit Strömen von 20 bis maximal 100 Milliampere (mA).

Super� ux-Modelle, auch Spider oder Piranha genannt, bringen eine stärkere Lichtleistung. Sie werden in der Regel mit 70 mA betrieben und tragen vier Pins. Diese LEDs können auch mehrere Chips im Gehäuse aufnehmen, die unabhängig voneinander gesteuert werden kön-nen. Ihr Abstrahlungswinkel reicht von 90 bis 130 Grad. Super� ux-LEDs werden häu� g im Au-tomobilbau eingesetzt.


6

2.4 LED-Bautypen

Bedrahtete LEDs (radiale LEDs) stammen noch aus den ersten Tagen der LED-Technologie. Der innenliegende LED-Chip ist durch eine Kunststoffkappe verkapselt, die vor Schäden schützt. Wegen ihrer meist geringen Lichtleistung werden diese Low-Power-LEDs heute vorwiegend für einfache Signalanzeigen verwendet.

COB-LEDs (= Chip on Board) werden für besonders leistungsstarke, eng bepackte LED-Modu-le eingesetzt. Bei dieser Bauform werden «nackte», nicht verkapselte LED-Chips direkt auf eine Leiterplatte verklebt und über sogenannte «Bond-Drähte» kontaktiert. Eine aufgeklebte Epoxy-linse, «Bubble» genannt, de� niert den Ausstrahlwinkel, der eng- oder breitstrahlend sein kann.

SMD-LEDs (= Surface Mounted Devices) sind extrem kleine Standardprodukte für die indus-trielle Fertigung. Sie werden direkt auf einer Leiterplatte verklebt und im Lötbad kontaktiert. Ebenso wie bedrahtete LEDs sind sie bereits verkapselt. SMD-LEDs sind die Bauform, die am häu� gsten in Modulen oder Leuchten eingesetzt werden. SMD-Bauformen werden sowohl mit Low-Power-LEDs bestückt als auch mit High-Power-LEDs. Sie ermöglichen die industrielle Pro-duktion leistungsfähiger, � acher und schmaler Module.

Leuchtdioden sind für Beleuchtungsaufgaben erst nutzbar, wenn sie auf Leiterplatten ein Mo-dul bilden. Das Modul kann aus Einzel-LEDs oder mehreren Dioden bestehen. Die Leiter platte – auch Platine genannt – sorgt für Stromversorgung, Wärmeableitung und die Ansteuerung.

Module werden standardisiert hergestellt oder an jeweilige Kundenbedürfnisse angepasst. Es gibt lineare, � exible und � ächige LED-Module.

Bedrahtete LEDs

COB-LEDsQuelle: Elbro

+

Gehäuse

Anschluss

Querschnitt

Hochleistungs-SMD-LED

Querschnitt

Chip Gehäuse

Fenster Schichtp-dotierte Schicht

aktive Schicht(Lichterzeugnis)

n-dotierte Schicht

—LötpadKühlkörper

Metallkern-platine

LED-Chip

Quelle: OSRAM

SMD-LEDs


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Lineare LED-ModuleQuelle: http://assets.sylvania.com/assets/ima-

ges/masters/Family%20Image%20HF2NS-%20

Seamless%20b9fab4d9-b2c2-4f16-b87b-

e955210f37a4.jpg

Flexible LED-Module

Flächige LED-ModuleQuelle: Osram

Lineare LED-Module eignen sich besonders für Wand�uter-Effekte und für die Architekturbe-leuchtung. Sie geben Fassaden sowie Vouten Kontur und passen in schmalste Auslasskanäle. Mit ihnen lassen sich auch lange Lichtlinien einfach und nahtlos realisieren.

Flexible LED-Module überwinden besonders einfach Kurven und Kanten. Sie werden ver-wendet, wenn gebogene Flächen hinter- oder beleuchtet werden sollen, zum Beispiel Schrift-züge oder Handläufe.

Flächige LED-Module gibt es in der Regel als einsatzfertige LED-Tafeln mit diffusen Glas- oder Kunststoffober�ächen. Sie werden zum Beispiel als Lichtkacheln oder komplette Licht-decken eingesetzt. Mit der entsprechenden Ansteuerung können gross�ächige Leuchten oder Displays realisiert werden.

2.5 Vorteile der LED-Technologie

Ob im Innen- oder Aussenbereich, ob dekorative oder funktionale Beleuchtung: Mit LEDs sind heute Lösungen möglich, die bis vor kurzem noch nicht denkbar waren. Das völlig neue Prinzip der Lichterzeugung führt dazu, dass sich die LED in vielen Punkten von anderen Lichtquellen unterscheidet.

Die Vorteile im Überblick: Extrem lange Lebensdauer und damit quasi Wartungsfreiheit: LEDs in Leuchten und Modulen haben eine Lebensdauer von rund 50’000 Stunden und mehr.

LEDs emittieren gerichtetes, nahezu punktförmiges Licht. Linsen erlauben als Primär-optik eine fast verlustfreie Lichtlenkung.

LEDs erzeugen von Natur aus farbiges Licht, das in weisses Licht umgewandelt wer-den kann. Die Farbwiedergabe liegt bei Ra > 80 bis Ra > 90.

LEDs besitzen eine hohe Ef�zienz: Die Lichtausbeute von LED-Leuchten kann bereits bei über 100 lm/W liegen.

LEDs sind klein und ermöglichen Leuchten mit kompakter Bauform und geringer Ein-bautiefe.

Das Licht der LED ist frei von direkter IR- und UV-Strahlung und schont emp�ndliche Objekte.

LEDs sind stoss- und vibrationsfest. Dies ist vor allem in Industrieanwendungen, in der Strassenbeleuchtung und bei mobilen Geräten von Vorteil.

LEDs geben sofort �ackerfreies Licht, sind stufenlos dimmbar und beliebig schaltbar. Mit speziellen Steuergeräten kann die Farbtemperatur von LED-Leuchten verändert werden. Dies ermöglicht viel kreativen Gestaltungsspielraum.

LEDs funktionieren problemlos bei kalten Umgebungstemperaturen. LEDs sind quecksilberfrei und sollten als Elektroschrott entsorgt werden.


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2.6 Qualitäts merkmale

LED ist nicht gleich LED. Um die Qualität von LED-Leuchten und -Leuchtmitteln zu vergleichen, helfen Angaben zu Thermomanagement, Betriebsbedingungen, Binning und Farbwiedergabe.

Farbtemperatur und FarbwiedergabeDas Licht von LEDs ist von Natur aus farbig. Sie erzeugen eine schmalbandige (monochroma-tische) Strahlung. Das verwendete Halbleitermaterial bestimmt die Wellenlänge und damit die Lichtfarbe: Rot, Grün, Gelb oder Blau. Um weisses Licht zu erzeugen, wird die monochroma-tische Strahlung entweder durch einen Leuchtstoff (Phosphorisierung) umgewandelt oder ad-ditiv nach dem RGB-Prinzip gemischt.

Weisses LED-Licht durch LumineszenzkonversionDas derzeit beste Verfahren nutzt das Prinzip der Lumineszenzkonversion und wird auch bei Leuchtstof�ampen eingesetzt. Bei dieser Methode wird oberhalb eines blauen LED-Chips eine hauchdünne Phosphor-Leuchtschicht aufgedampft. Sie wandelt einen Teil des blauen Lichts durch den gelben Phosphor in weisses Licht.

weisses Licht Konversionsschicht

Oberhalb eines blauen LED-Chips wird eine hauchdünne gelbe Phosphorschicht aufgebracht. Sie wandelt das blaue Licht in weisses Licht.

Weisses LED-Licht wird in der Regel nach dem Prinzip der Lumineszenskonversion erzeugt:

Leuchtschichtblaues Licht

LED Chip

Konzentration und chemische Zusammensetzung des Leuchtstoffs müssen sehr genau ge-steuert werden, um die gewünschte Lichtfarbe zu erreichen. Die Farbtemperatur gibt Auskunft darüber, ob eine LED warmes oder eher kühles Licht abgibt. Generell gilt: Je höher die Farb-temperatur, desto kühler das Licht. Eine Farbtemperatur von 2’700 bis 3’000 Kelvin (K) kenn-zeichnet warmweisses Licht, über 3’300 K gilt die Lichtfarbe als neutralweiss, ab 5’300 K ist das Licht tageslichtweiss. 2’700 K entspricht dem gewohnten Glühlampenlicht.


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Mit dem Lumineszenzverfahren kann die Lichtfarbe, deren Einheitlichkeit durch Binning sicher-gestellt wird, genau bestimmt werden. Weitere Vorteile dieser Methode sind relativ hohe Licht-ströme und die gute Farbwiedergabe bis zu Ra 90.

Die Farbwiedergabe von warmweissem Licht (2’700 bis 3’300 K) ist oft besser als diejenige neutral- oder tageslichtweisser LEDs. Leider ist aber die Ef�zienz der warmweissen LED-Chips in der Regel geringer. Umgekehrt gilt: LEDs mit kühleren Lichtfarben sind meist ef�zienter, ver-fügen aber auch über eine etwas geringere Farbwiedergabe. Eine gute Lösung bietet die Mi-schung von weissem LED-Licht unterschiedlicher Lichtfarben. Sie garantiert hervorragende Farbwiedergabe bei hoher Ef�zienz.

Weisses LED-Licht durch RGB-Farbmischung (additive Farbmischung)Eine andere Möglichkeit, weisses LED-Licht zu erzeugen, ist die Mischung von farbigem Licht unterschiedlicher Wellenlänge. Diese additive Farbmischung von Rot, Grün und Blau (RGB) kann neben Millionen Mischtönen auch weisses Licht produzieren. RGB-Lösungen eignen sich gut für Anwendungen mit farbdynamischer Beleuchtung, z. B. zur Fassadeninszenierung.

Für weisses Licht mit RGB-Farbmischung müssen die farbigen LEDs exakt angesteuert wer-den. Dabei ist die Farbwiedergabe des weissen Lichts mit Ra 70 bis 80 weniger gut als beim Lumineszenz-Verfahren.

Dynamische Beleuchtungssysteme, bei denen sich das Licht in Intensität und Farbtemperatur verändert, unterstützen unseren biologischen Rhythmus. Nach dem Vorbild des Tageslichts er-möglichen intelligente Leuchten und Steuerungen Farbwechsel von warmweiss zu kaltweiss. Diese Technologie macht zum Beispiel in der Bürobeleuchtung oder in Schulen Sinn, da sich verändernde Lichtstimmungen positiv auf Wohlbe�nden und Leistungsfähigkeit des Menschen auswirken.

Neue Technologien kombinieren für diese Anwendungen farbige Chips mit weissen LEDs. So wird ein dynamisch veränderliches weisses Licht mit guter Farbwiedergabe erzeugt. Die Steu-erung übernimmt ein elektronisches Lichtmanagement.

730

1

0

0,8

0,6

0,4

0,2

680630530530480430380

Wat

t

Nanometer

Spektrum der LED


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BinningDie Qualität von LEDs wird u. a. durch das sogenannte Binning de�niert. Bei der industriellen Produktion von LED-Chips kommt es innerhalb unterschiedlicher Fertigungschargen immer zu Abweichungen. Die lichttechnischen Eigenschaften können in Farbe und Leuchtkraft variieren. Damit eine konstante Lichtqualität mit gleichem Helligkeitsniveau und einheitlicher Lichtfarbe gewährleistet ist, müssen die LEDs einer Charge sortiert werden. Sie werden in sogenannte Bins (englisch: «Behälter») eingeteilt. Dieser Binning-Prozess ist speziell bei weissen LEDs von grosser Bedeutung.

Wichtige Auswahlkriterien beim Binning sind: Lichtstrom (lm) Farbtemperatur (Kelvin) Farbort Vorwärtsspannung (Volt)

Sortierung nach ANSI und MacAdamsHeute werden LEDs nach dem ANSI-Standard (ANSI = American National Standards Institute) sortiert. Er de�niert Farbwertabweichungen mithilfe der MacAdams-Ellipsen. Die Angabe der MacAdams Ellipse geben dem Nutzer einen Anhaltspunkt, wie weit die Streuung einzelner LED-Module z. B. hinsichtlich der Farbwahrnehmung auseinander gehen. Dies ist für ein gleichmäs-siges Erscheinungsbild von grosser Bedeutung.

In der Theorie spricht man von einer MacAdams sobald ein visueller Unterschied hinsichtlich des Farbwahrnehmens erkennbar ist. Da diese Laborbedingung in normalen Beleuchtungs-anwendungen z. B. durch Re�ektionen von farbigen Ober�ächen nicht zum Tragen kommen, gelten bereits 3 MacAdams Ellipsen als sehr hochwertig.

Quelle: Foto von Tyler Nienhouse

2700 K

3000 K

3500 K

4000 K

MacAdams-Ellipsen


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Konstantstrom schützt die LEDWichtig für eine lange Lebensdauer der LED sind optimale Betriebsbedingungen. Dazu gehört eine exakte Konstantstromregelung. Dioden besitzen eine exponentiell ansteigende Strom-Spannungskennlinie. Schon kleine Spannungsänderungen können die LED-Chips zerstören. LEDs sollten deshalb niemals direkt an eine Spannungsquelle angeschlossen werden, sondern über sogenannte Konverter betrieben werden.

Ef�zienzDer Leuchtenlichtstrom bezeichnet das Licht, das tatsächlich aus der Leuchte herauskommt.Die Ef�zienz wird in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben. Sie bezeichnet das Verhältnis von Leuchtenlichtstrom zur zugeführten Leistung.

Wie viel Energie eine Beleuchtungsanlage mit LEDs tatsächlich spart, hängt jedoch nicht nur von der Lichtausbeute der verwendeten Dioden ab. Entscheidend sind vielmehr:

Das Zusammenspiel mit Optiken und Betriebsgeräten Die Lichtlenkung in der Leuchte Die Umgebungsbedingungen

LebensdauerLED-Leuchten und LED-Module haben meist eine Lebensdauer von 50’000 Stunden und mehr. Zum Vergleich: Eine Halogen-Glühlampe arbeitet im Schnitt 2’000 Stunden, eine Leuchtstoff-lampe am EVG betrieben etwa 20’000 Stunden. In der Praxis bedeutet das: Eine LED-Leuchte, die an 250 Arbeitstagen im Jahr jeweils elf Stunden in Betrieb ist, hält rund 18 Jahre lang. Das spart Kosten für Wartung und Leuchtmittelersatz. LED-Leuchtmittel, sogenannte Retro�ts, ha-ben aufgrund ihrer für Dioden eher ungünstigen Bauweise eine geringere Lebensdauer. Trotz-dem sind auch sie mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von rund 25’000 Stunden eine gute Wahl. Anders als konventionelle Leuchtmittel fallen LEDs eher selten aus. Stattdessen nimmt ihre Helligkeit langsam ab, u. a. weil das Halbleiterkristall immer mehr Störstellen aufweist. Die-se Alterung, auch Degradation genannt, wird durch folgende Faktoren beein�usst:

Betriebstemperatur Umgebungstemperatur Versorgung mit Konstantstrom Art des Halbleiters Eintrübung der Optiken

Temperatur und ThermomanagementDie Temperatur beein�usst die Ef�zienz von LED-Leuchten und -Leuchtmitteln. Wie jede Licht-quelle erzeugen auch LEDs Wärme. Im Unterschied zu konventionellen Lichtquellen wird diese nach hinten abgegeben. Eine optimale Wärmeabführung, das sogenannte Thermomanagement, bildet die Grundlage für verlässliche Angaben zu Lebensdauer und Lichtausbeute. Dabei wird die Wärme über Platine und Leuchtengehäuse abgeführt (= passive Kühlung). Eine gross�ächi-ge, feste Verbindung von Leiterplatte und Gehäuse fördert die Wärmeableitung. Bei manchen Leuchtenmodellen vergrössern Kühlrippen die Ober�äche und senken so die Temperatur, bei anderen Bautypen werden Luft- oder Wasser für eine aktive Kühlung genutzt. Die thermische Verbindung zwischen Platine und Kühlkörper ist entscheidend für ein funktionierendes Ther-momanagement. Hieran können Sie Qualitätsleuchten von Billigprodukten unterscheiden. Be-achten Sie auch die Herstellerangaben zu den zulässigen Temperaturgrenzwerten für den Be-trieb der Konverter, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.


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Temperaturverhalten von LEDsDie Qualität eines LED-Moduls wird u. a. dadurch bestimmt, wie hoch die Ausfallrate und der Lichtstromrückgang im Laufe der Lebensdauer sind. Eine LED besteht aus zwei Grundkom-ponenten: Der LED Dice (Chip) und der Phosphor-Schicht. Beide sind sehr temperaturemp-�ndlich. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die Ef�zienz und umso grösser sind Farb-veränderungen.

Im Verlauf der Lebensdauer verlieren LED-Module, bedingt durch chemisch-physikalische Ver-änderungen, an Leuchtkraft. Dieser Vorgang (Degradation) wird mit L bezeichnet und beträgtüblicherweise um die 30 %. Somit bleiben nach 50’000 Stunden 70 % des Ausgangslichtstroms erhalten (L70). In unmittelbarem Zusammenhang mit der Grösse L steht die Grösse B. Diese gibt an, wie viel Prozent der Module den Wert für L unterschreiten dürfen. Eine gängige Anga-be ist B50. Somit dürfen 50 % der Module nach 50’000 Stunden den Wert L70 unterschreiten. Nach dem L70-Lebensdauerende bis zur tatsächlichen Unbrauchbarkeit der LED können noch mehrere zehntausend Stunden Betriebszeit vergehen.

Die übliche Ausfallrate bei LED-Modulen liegt bei 0,2 % pro 1’000 Stunden. Das heisst, nach 50’000 Stunden dürfen bis zu 10 % der Module ausgefallen sein. Die Ausfallrate wird mit C be-zeichnet. Verknüpft man die Grössen C und B, erhält man F. Mit F werden also die Effekte der Alterung und des Totalausfalls eines LED-Moduls berücksichtigt.

Zusammengefasst bedeutet das L70/B50: 30 % Lichtstromrückgang / 50 % der LED dürfen L70 unterschreiten L70/C10: 30 % Lichtstromrückgang / 10 % Ausfallrate L70/F10: 30 % Lichtstromrückgang / 10 % Unterschreitung L70 oder Ausfall

Achten Sie beim Einsatz von LED-Leuchten auf die Herstellerangaben zu Lichtstromrückgang und Ausfallrate, denn je höher die Qualität der eingesetzten LEDs, desto geringer sind Rekla-mationen und unschöne Lichteffekte.

SLE G4 15 mm 2000 lm 8x0 ADVANCEDBetriebs-modus

tp-Tempe- ratur

L90 / F10 L90 / F50 L80 / F10 L80 / F50 L70 / F10 L70 / F50

HE

65 ºC 55’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

75 ºC 41’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

85 ºC 31’000 h 47’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

NM

65 ºC 49’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

75 ºC 36’000 h 54’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

85 ºC 27’000 h 41’000 h 58’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

HO65 ºC 40’000 h ≥ 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h75 ºC 30’000 h 44’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h85 ºC 22’000 h 33’000 h 47’000 h > 60’000 h > 60’000 h > 60’000 h

Das folgende Beispiel verdeutlicht die Auswirkungen der Temperatur auf Lebensdauer und Lichtstrom einer LED (Spot mit 2000 lm):

HE = High Ef�ziency; NM = Nominal; HO = High OutputBetriebsmodus = Bestromung der LED (beein�usst Lichtstrom und Degradation)Tp-Temperatur = Temperaturpunkt auf der Platine


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Schematische Darstellung des Lichtstromverlaufs über die Betriebszeit.Quelle: ZVEI-Leitfaden «Planungssicherheit in der LED-Beleuchtung»

100

0

90

80

70

50

60’00050’00040’00030’00020’00010’0000

L90 bei 60’000 h

L70 bei 50’000 h

L80 bei 50’000 h

Betriebsdauer in StundenVereinfachte Darstellung

rela

tiver

Lic

htst

rom

(Lum

en) i

n %

Der Schlüssel für den Photometrischen Code, z.B. 830 / 349

1. Stelle2. Stelle u.

3. Stelle4. Stelle 5. Stelle 6. Stelle

Code CRI

Farbtemperatur in Kelvin x 100

MacAdams am Anfang

MacAdams nach 25 % der Betriebsdauer (max. 6’000 h)

Lichtstrom nach 25 % der Betriebsdauer (max. 6’000 h)

Code Lichtstrom

7 67 – 76 7 ≥ 70 %

8 77 – 86 8 ≥ 80 %

9 87 – ≥ 90 9 ≥ 90 %

Der Lichtstrom in Lumen (lm) ist abhängig von der Höhe des Stroms im Betriebsgerät (Treiber). Gängige Treiberströme sind 350/500/700/1050 mA. Je höher der Treiberstrom, desto grösser derLichtstrom. Ebenso ist der Lichtstrom abhängig von der Lichtfarbe. Je «kälter» das Licht (hohe Farbtemperatur, z. B. 6’500 K), desto grösser der Lichtstrom.

Der Schlüssel zur LichtqualitätDer photometrische Code de�niert die Lichtqualität von LED-Leuchten. Die sechs Ziffern de�nie-ren Farbwiedergabe, Farbtemperatur, MacAdams zu Beginn und nach 25 % der Betriebsdauer sowie den Lichtstrom nach 25 % der Betriebsdauer. MacAdams-Ellipsen dienen zur Bestim-mung von visuellen Farbabweichungen. Bis zu drei MacAdams sind Farbtoleranzen praktisch nicht zu erkennen. Bei grösseren Abweichungen werden Farbunterschiede sichtbar, die sich im Verlauf der Lebensdauer noch verstärken können.


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Checkliste zur LeuchtenauswahlAchten Sie bei der Leuchten- und Leuchtmittelauswahl auf folgende Parameter:

Bemessungsleistung von Leuchten P in Watt Dieser Wert wird für die Planung der Energieaufnahme der Leuchte verwendet und

umfasst die Leistungsaufnahme aller in der Leuchte eingebauten und für deren Be-trieb erforderlichen Komponenten (einschliesslich Betriebsgerät).

Bemessungslichtstrom von Leuchten v (in lm) Der Bemessungslichtstrom einer Leuchte bezeichnet ihre gesamte Strahlungsleis-

tung, die im sichtbaren Bereich in alle Richtungen abgestrahlt wird. Er bezieht sich immer auf den angegebenen Neuwert des Lichtstroms, der von den Halbleiterlicht-quellen in der Leuchte unter festgelegten Betriebsbedingungen emittiert wird. Für den angegebenen Lichtstromwert der gesamten Leuchte wird eine Umgebungstempera-tur von 25 °C zugrunde gelegt, sofern keine anderen Informationen gegeben werden.

Leuchten-Lichtausbeute v (in lm/W) Die Leuchten-Lichtausbeute wird als der Quotient aus dem abgegebenen Lichtstrom

und der aufgenommenen elektrischen Leistung beschrieben.

Lichtstärkeverteilung von Leuchten Die räumliche Verteilung der Lichtstärke einer Lichtquelle wird durch Lichtstärkever-

teilungskurven beschrieben. Schnitte durch die senkrechte Achse stellen Lichtstär-keverteilungskurven (LVK) in C Ebenen dar, die in Polarkoordinaten dokumentiert wer-den. Darin sind die Werte der Lichtstärke bei genormten Betriebsbedingungen der Leuchte dargestellt. Sie werden in der Einheit Candela (cd) angegeben.

Farbqualität Die Farbqualität von weissem Licht wird durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet: − Die Lichtfarbe, beschrieben durch die ähnlichste Farbtemperatur T in Kelvin (K) − Die Farbwiedergabe, beschrieben durch den Farbwiedergabeindex Ra − Die Farborttoleranz, beschrieben durch die MacAdams-Ellipsen und Binning

Bemessungsumgebungstemperatur Das Betriebsverhalten einer Leuchte und Lampe wird durch die Umgebungstempe-

ratur beein�usst. Mit dem Wert wird die höchste Bemessungsumgebungstemperatur festgelegt, bei der die Leuchte unter Einhaltung aller sicherheitsrelevanten Parameter betrieben werden darf. Bei einem Wert von ta = 25 °C ist keine Angabe auf der Leuch-te erforderlich, davon abweichende Werte sind zu kennzeichnen.

Lebensdauerkriterien für LED-Leuchten/-Lampen − Bemessungslebensdauer Lx, bei welcher der Lichtstrom auf einen Anteil x des ursprünglichen Lichtstroms über

einen zuvor de�nierten Zeitraum zurückgeht

− Lichtstromrückgang By Angabe für den Anteil der LED-Leuchten/-Lampen, die am de�nierten Lebensdau-

erende den angestrebten Lichtstrom (siehe x von Lx) unterschreiten; Kriterium nach ZVEI: B50

− Totalausfälle Cz Anteil der LED-Leuchten/-Lampen, die bis zum Erreichen des Endes der Bemes-

sungslebensdauer Lx total ausgefallen sind

Lebensdauerkriterien von LED-Leuchten.Quelle: ZVEI-Leitfaden «Planungssicher-heit in der LED-Beleuchtung»

LED-Leuchten

Lichtstrom- degradation

(LxBy)

Totalausfall(L0Cz)


2.7 Konventionelle Technik oder LED?

Um die Ef�zienz von Leuchtmitteln und Leuchten zu vergleichen, dient die Lichtausbeute in Lu-men/Watt als Kennziffer. Hierbei muss zwischen reinen Lampenwerten und den �nalen Leuch-tenwerten unterschieden werden. Optiken, Filter, Re�ektoren etc. haben einen Ein�uss auf die Lichtausbeute. Daher ist es wichtig, die richtigen Daten miteinander zu vergleichen.

In der professionellen Beleuchtung werden Leuchtenwirkungsgrade (Systemleistung) vergli-chen. LED-Leuchten erzielen durch ihre punktförmige Lichtverteilung in der Regel deutlich hö-here Wirkungsgrade als konventionelle Leuchten.

Vergleich der Ef�zienz von Leuchtmitteln

Vergleich der Ef�zienz von Leuchten (EVG-Betrieb)

Der Vergleich zeigt, dass die Ef�zienz von LED-Leuchten bedingt durch ihren höheren Wirkungs-grad besser ist, als die konventioneller Leuchten.

LED-Leuchtmittel weisen in der Regel höhere Leuchtdichten auf als Leuchtstof�ampen. Bei ei-nem Leuchtmittelaustausch müssen Blendung und Lichtwirkung überprüft werden.

Niedervolt-Halogenlampe QT 12, 75 W 20 lm/WKompakte Leuchtstof�ampe TC-D, 18 W, 840 67 lm/WKompakte Leuchtstof�ampe TC-L, 55 W, 840 87 lm/WLeuchtstof�ampe T16, 35 W, 840 (bei 35 °C) 103 lm/WHalogenmetalldamp�ampe HIT, 35 W, 930 104 lm/WLED-Retro�t, 5 W ca. 50 lm/WLED-Modul ca. 99 lm/W

Downlight mit TC-DEL, 18 W, 840 39 lm/W Wirkungsgrad 66 %Deckeneinbauleuchte mit TC-L, 55 W, 840 62 lm/W Wirkungsgrad 79 %Deckeneinbauleuchte mit T16, 35 W, 840 67 lm/W Wirkungsgrad 72 %Downlight mit LED, 25 W, 940 105 lm/W Wirkungsgrad 97 %Deckeneinbauleuchte mit LED, 44 W, 840 85 lm/W Wirkungsgrad 100 %

15

Darstellung Fehlersituation einer Leuchte (Neuzustand, Degradation und Totalausfall)Quelle: ZVEI-Leitfaden «Planungssicherheit in der LED-Beleuchtung»

Neu

LED-Leuchte 100 %

Lichtstromgradation LED-Leuchte

Totalausfall LED-Leuchte

Gradual Lx By Abrupt L 0 Cz

oder


3.0 LED-Anwendung

3.1 Wo macht der Einsatz von LED Sinn?

Heute macht der Einsatz von LED-Leuchtmitteln und -Leuchten in vielen Anwendungen Sinn. Trotz des häu�g vorherrschenden LED-Hype hat die konventionelle Technik oft noch immer ihre Daseinsberechtigung. Mehr als das: In einigen Anwendungen ist der Einsatz von LED unwirt-schaftlich, da zu hohe Kosten entstehen.

Leuchtstof�ampen und Halogenmetalldamp�ampen gehören neben der LED zu den ef�zientes-ten Leuchtmitteln. Die Leuchtstof�ampe ist durch ihre Röhrenform prädestiniert für die diffuse und gleichmässige Allgemeinbeleuchtung. Als Punktlichtquelle ist die Halogenmetalldamp�am-pe immer noch sehr gefragt, da ihr Licht sehr brillant ist. Allerdings ist sie nicht dimmbar und benötigt einige Zeit, um ihre volle Lichtleistung zu entfalten.

Prüfen Sie die Bedürfnisse Ihrer Kunden genau, um das richtige Lichtsystem für optimale Qua-lität und Ef�zienz zu �nden.

Der Einsatz von LED ist in den unterschiedlichsten Anwendungen sinnvoll: In der Shopbeleuchtung: Hier überzeugt die LED durch ihre sehr gute Farbwieder-gabe. Materialien werden farbecht wiedergegeben. Da die Wärme bei LED-Leuchten nach hinten abgegeben wird, verringert sich die Temperatur auf der Ware, was einen positiven Ein�uss auf die Klimatisierung und das Wohlbe�nden der Kunden hat. Das Licht der LED hat keinen UV-Anteil, somit bleicht die Ware nicht aus.

In der Museumsbeleuchtung: Hohe Beleuchtungsstärken schädigen emp�ndliche Objekte. Durch die geringen Leistungen von LED-Leuchten und den sehr geringen IR-Anteil lassen sich Schäden an Kunstobjekten reduzieren.

Im Büro und in der Schule: Die Punktlichtquelle kann durch geeignete Optiken blend-freies, �ächiges Licht erzeugen. Die hohe Ef�zienz, lange Lebensdauer und sehr gute Farbwiedergabe sind auch hier von Vorteil.

In der Aussenraumbeleuchtung eignen sich LED-Leuchten zur Akzentuierung von Fassaden sowie zur Werbebeleuchtung. An schwer zugänglichen Orten punkten sie mit geringem Wartungsaufwand. Ausserdem haben kühle Temperaturen einen positi-ven Ein�uss auf ihre Lebensdauer.

Zur farbigen Akzentuierung: Überall dort, wo farbiges Licht ef�zient erzeugt werden soll, ist die LED klar im Vorteil. Denn sie benötigt für die Erzeugung keine Farb�lter, die den Lichtstrom mindern und damit die Ef�zienz beeinträchtigen.

Die Notbeleuchtung ist ein klassisches Anwendungsgebiet für LED-Leuchten. Durch ihren Sofortstart und ihr �ackerfreies Licht mit geringem Energieverbrauch sind sie geradezu prädestiniert für diesen Einsatz. Das Gleiche gilt für den Betrieb am Bewe-gungsmelder.

Der Einsatz von LED-Leuchten in der Industrie, zur Strassen- und Sportstättenbeleuchtung muss individuell geprüft werden. Bei hohen Lichtpunkthöhen sind Kosten und Ef�zienz von LED-Lösungen mit konventionellen Techniken zu vergleichen. Für eine kompetente Argumen-tation empfehlen wir Wirtschaftlichkeitsberechnungen, die von uns und vielen Herstellern und Lichtplanern angeboten werden. Erst nach genauer Überprüfung aller Ein�ussfaktoren kann eine verlässliche Aussage gemacht werden. Neben den Investitionskosten für eine Beleuch-tungsanlage sollten der Energieverbrauch über die Lebensdauer, sowie Wartungs- und Perso-nalkosten beurteilt werden.

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Objekt / Kunde: Elektro-Material AGDatum: 07.10.2013Aussteller: M. Muster

Stromkosten kWh 0.15 CHF / kWhLeuchtdauer pro Tag / in Std. 10 StundenTage pro Woche 5 TageTage pro Monat 22 TageBetriebsstunden pro Jahr 2'640 Stunden / Jahr

Wartungskosten / Ersatz 90.— CHF / StundenWartungszeit / Ersatz 5 Minuten / Stk

Bestehende Leuchtmittel; Typ: Halogen

Neue Leuchtmittel; Typ: LED

Leistungsaufnahme Leuchtmittel 60 Watt 5.5 WattAnzahl der Leuchtmittel 20 Stück 20 StückKosten pro Stück 8.— CHF 39.50 CHFWartungsinterval Leuchtmittel(Leuchtmittel Lebensdauer)

3’000 Stunden 50’000 Stunden

Stromkosten pro Jahr (CHF / Jahr) 475.20 CHF 43.56 CHF

Return-On-Invest BerechnungBestehende Leuchtmittel; Typ: Halogen

Neue Leuchtmittel; Typ: LED

Total TotalStromkosten pro Jahr 475.20 CHF 475.20 CHF 43.56 CHF 43.56 CHFKosten Lampen 160.— CHF 790.— CHFStunden / Jahr 2'640 2'640Kosten pro Stück 8.— CHF 39.50 CHFAnzahl 20 20neue Armaturen 0 0Umbaukosten 0.— CHF 0.— CHFWartung 132.— CHF 7.92 CHFErsatzlampen ca. 18 Stk. 140.80 CHF ca. 1 Stk. 41.71 CHFTotal 908.— CHF 883.19 CHF

EinsparungenStromkosten 431.64 CHFEinsparung Wartungskosten 124.08 CHFTotal 555.72 CHF

InvestitionStromsparlampen 790.— CHFUmbaukosten 0.— CHFTotal 790.— CHF

ROI-Monate 17.1 Beim Einsatz der neuen Leuchtmittel: «LED»

3.2 Berechnung Energiepotential Beleuchtung

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3.3 LED-Leuchtmittel

LED-Retro�t-Leuchtmittel ersetzen konventionelle Leuchtmittel, ohne dass die Leuchte ausge-tauscht werden muss. Sie sind mit Schraub- oder Stecksockel versehen. Das Betriebsgerät in-klusive Kühlkörper ist im Leuchtmittel integriert. LED-Leuchtmittel sind in vielen Varianten und Lichtfarben verfügbar, zeichnen sich durch hohe Energieef�zienz und eine gute Farbwiederga-be aus. Je nach System können sie auch gedimmt werden.

Der Ersatz von Leuchtstof�ampen durch eine LED-Retro�t sollte genau geprüft werden. Auf-grund verändertem Lichtstrom und Abstrahlgeometrie verändern sich Beleuchtungsstärke und Gleichmässigkeit. Ob und inwieweit Vorschaltgeräte ausgetauscht werden müssen, sollte von einer Fachperson geprüft werden.

LED-Leuchtmittel erreichen nicht die Performance kompletter LED-Systeme, da bestehende Leuchten nicht für den LED-Betrieb optimiert sind und das notwendige Thermomanagement bei Retro�ts auf kleinstem Raum innerhalb der Lampe gewährleistet sein muss.

Als energiesparende Alternative sind sie trotzdem eine gute Wahl für den Privatbereich oder im Kleinbüro: Denn ein warmweisses LED-Leuchtmittel mit 8 Watt erreicht rund 25’000 Betriebs-stunden – das sind bei knapp drei Stunden Betrieb pro Tag immerhin fast 25 Jahre. Damit über-trumpfen LED-Leuchtmittel auch die Energiesparlampe.

LED-Leuchtmittel gibt es in diversen Weisstönen und auch als farbige Variante.

3.4 LED-Leuchten

Die LED ist eine ef�ziente Lichtquelle sowohl für die Akzent- als auch für die Allgemeinbeleuch-tung. In der professionellen Beleuchtung werden LEDs mit entsprechenden Optiken für die je-weilige Anwendung versehen. Somit kann das punktförmige Licht blendfrei gestreut werden. Austauschbare Retro�t-LED-Leuchtmittel werden hauptsächlich in der dekorativen Beleuch-tung, also im Hausgebrauch, eingesetzt.

Leuchtenhersteller unterscheiden Produkte für die Akzentbeleuchtung, wie Strahler, Einbau-downlights und modulare Lichtsysteme, z. B. für die Regalbeleuchtung. Leuchten für die Allge-meinbeleuchtung umfassen Downlights, Einbauleuchten, Anbau- und Pendelleuchten, Steh- und Wandleuchten, Lichtbandsysteme und Aussenleuchten.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für LED-Leuchten ist die Sicherheitsbeleuchtung.

LED-Leuchten werden nach ihrer Ansteuerung unterschieden. Folgende Systeme stehen zur Auswahl:

Spannungsgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel Stromgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel Hochvolt-Leuchten / Leuchtmittel

In klassischer «Birnenform» und Schraub-sockel E14 oder E27 ersetzen LED-Lam-pen herkömmliche Glühlampen. Mit un-terschiedlichen Stecksockeln sind sie ef�zienter Ersatz für Glüh- und Halo-genglühlampen.

Wer zum Beispiel eine inef�ziente 60-Watt-Glühlampe, die mittlerweile nicht mehr in den Markt gebracht werden darf, durch eine LED-Lampe 11 oder 12 Watt ersetzt, spart 80 % Energie – und ent-sprechende Stromkosten.

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3.5 Spannungsgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel

Die Anzahl der Leuchten pro Betriebsgerät ist abhängig von deren Gesamtleistung. Sie wer-den in der Regel mit 10, 12 oder 24 V angesteuert. Spannungsgesteuerte Leuchten werden in Parallelschaltung miteinander verbunden. Diese Leuchten werden hauptsächlich im dekorati-ven Bereich eingesetzt. Bitte beachten Sie die Angaben zu maximalen Leitungslängen der je-weiligen Hersteller im Verhältnis zum Leitungsquerschnitt.

3.6 Stromgesteuerte Leuchten / Leuchtmittel

Die Anzahl der stromgesteuerten LEDs pro Betriebsgerät ist abhängig von der jeweiligen Wat-tage und Spannung, welche das Betriebsgerät zur Verfügung stellt. Die Ef�zienz ist höher als bei spannungsgesteuerten LEDs. Sie werden in der Regel mit einem Konstantstrom-Netzgerät 350 mA, 500 mA oder 700 mA etc. betrieben. Diese Leuchten werden in Serienschaltung mit-einander verbunden. Bitte beachten Sie die Angaben der Hersteller bezüglich Ausgangsspan-nung zur Sicherstellung des Personenschutzes. Je nach Konverter können Spannungen über die SELV-Spannungsgrenze von 60 V hinausgehen.

+

+

-

-

+

-

+

-

L

N

TALEXX converter

LCU …

U in

120 – 240 VAC

U in

U konstant

P = U x I (Leistung = Spannung x Strom)U = P/ II = P/ U

I variabel

+

-

+

-

L

N

TALEXX converter

LCI …

U in

120 – 240 VAC

U in

U variabel

P = U x I (Leistung = Spannung x Strom)U = P/ II = P/ U

I konstant

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3.7 Hochvolt-Leuchten / -Leuchtmittel

Diese Leuchten sind einfach zu installieren. Sie sind in der Regel dimmbar.

SELVDie Bezeichnung SELV steht für Safety Extra Low Voltage. LED-Leuchten, die mit Konstant-spannung betrieben werden, sind üblicherweise im SELV-Bereich.

Grundvoraussetzung für SELV ist neben der Einhaltung der gesetzlichen Spannungs-Obergren-zen ein Konverter mit einer galvanischen Trennung auf der Eingangsseite. Die Lastseite muss vom Netz durch doppelte oder verstärkte Isolierung geschützt werden.

Wird der SELV-Bereich verlassen bzw. bei > 60 V DC SELV, muss die LED vor jeglicher Berührung geschützt werden.

15 x 3.5 V = 52.5 V25 W @ 350 mA (2-74 V)

25 W @ 350 mA (2-74 V)

SELV

SELV

Isolation / Berührungsschutz

20 x 3.5 V = 70 V

Betrieb mehrerer Module an einem Betriebsgerät (SELV)

Quelle: Tridonic

+ ++

350 mA

33.7 V 33.7 V

135 V

33.7 V33.7 V

33.7 V

1400 mA4 x 350 mA

SELV

Non-SELV

Für SELV gilt:Bis 50 V AC RMS und 120 V DC (unberührbar) > oberste Grenze von SELV

Bis 25 V AC RMS und 60 V DC (berührbar) > trockene Umgebung – ohne Isolation oder Berührungsschutz

Bis 12 V AC RMS und 30 V DC (berührbar) > feuchte Umgebung – unterhalb diesen Werten ist kein Schutz notwendig

P

N

20


Die Nachfrage nach Energieef�zienz und Nachhaltigkeit macht auch vor dem Elektro-Instal-lationsmarkt nicht halt. Gerade bei der Beleuchtung gibt es grosses Potenzial, mit ef�zienten Technologien Energieverbräuche zu reduzieren und somit Kosten einzusparen. Im Mai 2014 hat die Elektro-Material AG die Initiative EM ecowin ins Leben gerufen. Mit jährlichen Fördergel-dern in der Höhe von 1 Million Schweizer Franken setzt EM ein starkes Zeichen zugunsten von ef�zienten Stromsparmassnahmen. Die Initiative fördert energieef�ziente Geräte und Projekte.

Das folgende Projekt zeigt, dass es sich lohnt, über den Energieverbrauch nachzudenken. Für jede eingesparte Kilowattstunde Strom erhält der Bauherr einen Zuschuss. Somit rechnen sich selbst kleine Sanierungsprojekte schnell.

Der Kornhauskeller in Bern beherbergt Restaurant, Café und Bar in einzigartiger Atmosphä-re. Das Beleuchtungskonzept ist durch auffällige Kronleuchter geprägt, die die Architektur des 18. Jahrhunderts inszenieren. Stehleuchten und Akzentbeleuchtung werden für zusätzliches Stimmungslicht und zur Beleuchtung der Wandmalereien eingesetzt.

Vor der Umrüstung waren Glühlampen und Halogenglühlampen im Einsatz, Temperaturstrah-ler mit hoher Wärmeentwicklung und einem hohem Energieverbrauch. Der Betreiber des Korn-hauskellers hat sich für eine Umrüstung auf LED-Leuchtmittel entschieden. Die Energiebilanz ist erstaunlich: Wo vorher 40 W Leistung pro Glühlampe verbraucht wurden, reichen heute 8 W pro LED-Leuchtmittel aus. Bei einer Belegung an 365 Tagen im Jahr und 13 Betriebsstunden pro Tag kann durch die Umrüstung auf LED-Technologie circa 80 % des Energieverbrauchs

3.8 Projekte

EM ecowin Initiative: Neue Leuchtmittel im Kornhauskeller Bern mit grossem Sparpotenzial

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eingespart werden. Die Paybackzeit, die ohne den EM ecowin Beitrag knapp 4 Jahre be-tragen hätte, wurde durch den Zuschuss deutlich reduziert und machte die Umrüstung für den Betreiber schnell rentabel.

Das Stimmungslicht der Stehleuchten wird heute mit dimmbaren LED Retro�ts erzeugt, die die Glühlampen mit E27 Sockel problemlos ersetzen. Die Steuerung konnte belassen werden, da die Dimmer auch mit den neuen Leuchtmitteln einwandfrei funktionieren. Ebenfalls wurde die Akzentbeleuchtung auf LED umgerüstet, da die 120 W Halogenleuchtmittel die kostbaren Wand-malereien geschädigt haben. In regelmässigen Abständen mussten Kunstmaler die Malereien restaurieren. Auch bei dieser Umrüstung konnten die eingesetzten Dimmer weiter verwendet werden. Die etwas kühlere Farbtemperatur der LED-Leuchtmittel wird vom Betreiber positiv be-wertet, und für die Gäste ist die Veränderung kaum wahrnehmbar. Neben Stromef�zienz und Kosteneinsparung punktet die LED-Lösung mit langer Lebensdauer und geringer Wartung.

Die EM ecowin Fördergelder können bei entsprechend hohen Einsparungen bis zu 50 % der Nettoprojektkosten erreichen. Detailinformationen �nden Sie auf der Webseite www.elektro-material.ch/ecowin.

Elektro-Material AG bietet im Rahmen der EM ecowin Initiative neben Energie- und Beleuch-tungsberatungen auch Intensivkurse zum Thema Energieef�zienz an. In der Schweiz sind über eine Million Gebäude über 30 Jahre alt. Im Bereich Sanierung und Renovation bietet sich sehr grosses Energieeinsparpotenzial. Nutzen Sie die Chance und machen Sie sich und Ihre Mitar-beiter �t in der Energieberatung. Pro�tieren Sie von unserem Schulungsangebot, damit Sie die erste Adresse zum Thema Energieef�zienz für Ihre Kunden sind!

www.em-ecowin.ch/elektro/schulung

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Die EM ecowin Fördergelder können bei entsprechend hohen Einsparungen bis zu 50 % der Nettoprojektkosten erreichen.


Elevite: Beleuchtungssanierung bei der Neuen Zürcher Zeitung

Die Redakteure bei der NZZ brauchen vor allem eines: gutes Licht an ihrem Arbeitsplatz. Die bisherige Standardbeleuchtung der Büroräume war nicht arbeitsplatzgerecht, daher hat sich der Verlag für eine Neugestaltung der Redaktion entschieden. Gemeinsam mit Lichtplanern der Elevite wurde ein Beleuchtungskonzept erarbeitet, das den Bedürfnissen der Bildredaktoren und Journalisten gerecht wird. Auch die strukturellen Gegebenheiten des Innenausbaus stell-ten hohe Anforderungen an Planungsteam und Facility Management. Die neue Lichtlösung am Hauptsitz der Neuen Zürcher Zeitung basiert auf LED-Leuchten, die optimale Lichtbedingun-gen für die Arbeit am Schreibtisch sowie am Bildschirm liefern. Die bündig eingebauten De-ckenleuchten mit Hochleistungs-LEDs punkten mit geringer Einbautiefe und minimaler Wärme-emission. Eine intelligente Lichtsteuerung ermöglicht die individuelle Ansteuerung der Leuchten und schafft somit eine Zonierung der Büro�äche. Das tageslichtweisse Licht sorgt für eine an-regende Lichtstimmung mit sehr guter Farbwiedergabe. Durch die hohe Gleichmässigkeit der Beleuchtung werden störende Schatten vermieden und ein sehr guter Sehkomfort erzielt.

«Die neue Beleuchtungsanlage überzeugt nicht nur durch Lichtqualität und Einsatz-Flexibili-tät. Mit ihrer Energieef�zienz und dank der attraktiven Preisgestaltung durch Elevite stimmt es auch auf der Kostenseite».

Jürg Textor, Leiter Facility Management NZZ

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4.0 LED-Planung und Installation

4.1 Von konventionell zu LED – Fragen zum Leuchtmittelwechsel

Möchte Ihr Kunde auf LED-Leuchtmittel umsteigen? Dann helfen Ihnen die folgenden Fragen, das richtige Leuchtmittel zu �nden.

Welche Fassungen/Sockel sind vorhanden? Welche Lichtfarbe wünscht Ihr Kunde? (Kelvin) Wie soll die Lichtverteilung aussehen? (Bauform des Leuchtmittels und Optik, bzw. Re�ektortechnologie)

Wie gut sollen Farben wiedergegeben werden? (Ra-Index) Ist die bestehende Anlage dimmbar? Wenn ja, mit welcher Leistung kann der Dimmer betrieben werden? (Minimal- und Maxi- malleistung)

Wenn nein, soll mit Dimmern nachgerüstet werden? Wird ein Dimmer gewünscht oder reicht die Double-Click-Funktion (2 Helligkeitsstufen mit herkömmlichem Lichtschalter)?

4.2 Planung einer LED-Anlage

Folgende Kriterien sollten Sie bei der Planung einer LED-Anlage berücksichtigen: De�nieren Sie die Lichtfarbe: Ist eine einfarbige oder eine farbveränderliche RGB-Anwendung gewünscht?

De�nieren Sie die Schaltungsart: Wie soll das Licht geschaltet werden: Ein/Aus, Potentiometer, SwitchDim, DALI?

De�nieren Sie Leuchten und Ihre Leistungen: Welche Leuchten werden eingesetzt? Spannungsgesteuerte oder stromgesteuerte?

De�nieren Sie die Art der Ansteuerung: spannungs- oder stromgesteuert? Legen Sie Leitungslängen und -Querschnitte fest: Leitungslängen zwischen Netzge-rät und Leuchte, Platzierung der Betriebsgeräte

Achten Sie auf die benötige Beleuchtungsstärke (Lux). Klären Sie, welche Stimmung erzeugt werden soll.

4.3 Dimmen von LED

Gedimmt werden LED-Leuchten über getrennte Steuereingänge (z. B. DALI) oder durch die Methode der Pulsweiten-Modulation.

Pulsweiten-ModulationDioden können stufenlos bis auf 0 % ihrer Lichtleistung gedimmt werden. Ihre Qualität – Lichtfarbe, Farbwiedergabe, Lebensdauer – wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Bei der Pulsweiten-Modulation (PWM) wird die Helligkeit durch hohe Frequenz digital ein- und ausgeschaltet. Das menschliche Auge kann den Wechsel nicht wahrnehmen. Durch kürzere «Aus-Phasen» wird das Licht heller, längere «Aus-Phasen» reduzieren die Lichtintensität.

PWM (Puls-Weiten-Modulation)

100 %

90 %

30 %

10 %

24


Dimmkennlinie der LEDDas Verhältnis von elektrischer Leistung zur Lichtmenge ist bei keinem Leuchtmittel exakt pro-portional. Die Dimmkennlinie der LED kommt der idealen Kurve jedoch sehr nahe.

Lichtsteuerungen ermöglichen die Lichtregulierung in Abhängigkeit von Präsenz oder Tages-licht. Bei der tageslichtabhängigen Regelung wird das einfallende Licht so weit wie möglich genutzt und der Kunstlichtanteil entsprechend minimiert. Das spart Energie und Kosten. Auch dynamische Lichtlösungen, die sich über den Tagesverlauf verändern sind mit Lichtsteuerun-gen individuell programmierbar.

Betriebsgeräte und DimmerAlle Komponenten des LED-Systems müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein. Nur dann kann das hohe Potenzial der LED auch genutzt werden.

Die Arbeitsweise von LED-Modulen wird durch die Strom- und Spannungsversorgung entschei-dend beein� usst. Elektronische Betriebsgeräte und Konverter sorgen durch exakte De� nition der elektrischen Parameter für optimale Lichtausbeute, lange Lebensdauer und bieten Schnitt-stellen für die elektronische Steuerung.

Typ und Anwendung der LED-Leuchte bestimmen die Wahl der Betriebsgeräte. Leuchten kön-nen direkt mit Netzspannung versorgt werden oder arbeiten über externe Betriebsgeräte, zum Beispiel mit Schutzkleinspannung. Gedimmt werden LED-Module über getrennte Steuerein-gänge (wie etwa DALI) oder durch die Pulsweiten-Modulation.

LEDs sind auf eine gleichmässige Stromversorgung angewiesen. Denn schon kleine Spannungs-änderungen können einen starken Anstieg der Stromstärke bewirken und die LED schädigen. Betriebsgeräte wandeln die Netzspannung und sorgen als Konverter für eine typgerechte Ener-gieversorgung; in der Regel mit Schutzkleinspannung. Betriebsgeräte bieten Schnittstellen für die elektronische Steuerung mit Lichtmanagement-Systemen. Es gibt Leuchten mit integrier-tem Betriebsgerät oder Leuchten mit separaten Komponenten.

100 %

100 %

90 %

90 %

80 %

80 %

70 %

70 %

10 %

10 %0 %

20 %

20 %

30 %

30 %

40 %

40 %

50 %

50 %

60 %

60 %

Lichtmenge

25 % Strom10 % Licht

Leuchtstof� ampe

Glühlampe

LED

ideale Dimmkurve

50 % Strom15 % Licht

elektrische Leistung

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Zwei Arten von Betriebsgeräten transformieren die Netzspannung LED-gerecht: Betriebsgeräte mit konstanter Ausgangsspannung drosseln die Netzspannung von 230 V AC auf eine stabilisierte Kleinspannung von zum Beispiel 10, 12 oder 24 V. Sie müssen spannungsge-führt angesteuert werden und erlauben nur eine einfache Regelung der Lichtintensität durch «Pul-sen» der Spannung, heisst: ein- oder ausschalten. Bei dieser Betriebsart ist zudem eine zusätzliche Strombegrenzung auf den LED-Modulen notwendig, da die Vorwärtsspannung einzelner LEDs stark streut. Ist die Strombegrenzung falsch ausgelegt, können Dioden und Betriebsgeräte zerstört wer-den. Wichtig ist deshalb, nur speziell auf die LED zugelassene Betriebsgeräte zu verwenden. In der Regel werden LED-Leuchten, die mit weniger als 0,5 Watt arbeiten, spannungsgesteuert betrieben.

Betriebsgeräte mit konstantem Ausgangsstrom erzeugen aus der Netzspannung einen stabili-sierten Ausgangsstrom von zum Beispiel 350 Milliampere (mA), 700 oder 1’050 mA. Mit dieser Va-riante können LED-Module ohne zusätzliche Bauteile zur Strombegrenzung betrieben und in Reihe geschaltet werden, was die Leistungsbilanz (Lumen pro Watt) verbessert. Die Dioden können dank stabilem Betriebsstrom nicht überlastet werden; schwankende Vorwärtsspannungen spielen hier keine Rolle. Diese Art der Ansteuerung eignet sich besonders für leistungsstarke Hochstromdioden.

LED-Modul

Konstant- spannung

10 V 24 V

12 V350 mA

500 mA700 mA

Konstant- strom

Spannungs-bereich?

SELV? NON SELV?

min. – max. Spannung LED

Strom? xxx mA

Kompatibilitätsprüfung LED-Betriebsgerät

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4.4 Einbau und Montage von LED-Leuchten

Für Einbauleuchten ist die Temperatur im Einbauraum – also oberhalb der Leuchte – entscheidend. Beim Einbau von LED-Leuchten in Decken und Wände muss für eine ausreichende Luftzirkulation gesorgt werden. Wie auch bei konventionellen Leuchten dürfen Leuchte und Vorschaltgerät nicht mit Dämmmaterialien abgedeckt werden. Das Vorschaltgerät muss seitlich im vorgegebenen Ab-stand gemäss Montageanleitung platziert werden.

Die Lebensdauer von LED-Dioden und LED-Konvertern hängt entscheidend von der Wärmeent-wicklung der Umgebung ab. Die vom Hersteller angegebenen Abstände zwischen Leuchte, Be-triebsgerät und festen Bauteilen (Decken, Trägersysteme) müssen eingehalten werden.

Vor jeglichen Arbeiten an der LED-Leuchte ist diese spannungsfrei zu schalten. Achten Sie immer darauf, die Netz-Stromzufuhr der LED-Netzteile/Konverter (primärseitig) vor dem Ein- und Ausste-cken der LEDs (sekundärseitig) zu unterbrechen, da sonst der Einschaltstrom der LED-Netzteile die sekundärseitig angeschlossenen LED-Leuchten zerstören.

LED-Leuchten dürfen nur mit den jeweils symbolisiert angegebenen Konvertern oder LED-Netztei-len betrieben werden. Falsch gewählte LED-Netzteile/Konverter können zur Zerstörung der LED-Einheit führen. Beachten Sie immer die Montageanleitung des Herstellers. Der Hersteller übernimmt keinerlei Haftung für unsachgemässe Behandlung.

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4.5 Elektro-Material AG und Elevite:

Wir planen die Zukunft!

Seit dem 1. August 2014 sind wir ein Team: Die Elektro-Material AG und das Beleuchtungs-unternehmen Elevite. Das heisst für Sie: kompetentes Wissen rund um Elektroinstallation und Lichtplanung aus einer Hand.

Sie erhalten von uns ein professionelles Gesamtpaket von der Projektierung und Planung bis zur Realisierung inklusive Unterhalt und Service. Ziel unserer Dienstleistung ist es, gemeinsam mit unseren Kunden die jeweils optimale Beleuchtungslösung zu erreichen. Dafür stehen Ihnen unsere quali�zierten Aussendienstmitarbeiter, Projektleiter und Planer zur Seite. Im individuel-len Kundengespräch lernen wir Ihre Anforderungen und Wünsche kennen und erarbeiten da-raus ein Lichtkonzept, das Ihren Bedürfnissen entspricht. Das beinhaltet neben der Auswahl der richtigen Leuchten und Leuchtmittel auch eine Beratung im Bereich der Lichtsteuerung. Denn Lichtqualität und Energieef�zienz stehen bei uns klar im Fokus, um Sie optimal zu beraten.

Gemeinsam mit Architekten, Bauherren und Elektroinstallateuren schaffen wir inspirierende Lichtwelten und unterstützen Sie mit fundiertem Fachwissen. Ein gelungenes Lichtkonzept ver-eint gestalterisches Gespür für Raum und Materialien mit den Kundenbedürfnissen. Wir bieten Ihnen professionelle Lichtplanung, bei der es nicht nur um Beleuchtungsstärken geht, sondern um eine gezielte Auseinandersetzung mit den Wünschen der Bauherrschaft.

Outdoor-Beleuchtung

Büro- und Industrie

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Profitieren Sie von Planung, Produktwissen und schneller Lieferung aus einer Hand!

Verkaufsraum

Gastro-, Hotel- und Spitalbereiche

Die Welt der Beleuchtung ist heute vielseitiger denn je. Doch mehr Möglichkeiten bedeuten auch höhere Komplexität. Unsere quali�zierten Lichtplaner bringen Licht ins Dunkel und unter-stützen Sie in den verschiedensten Anwendungsbereichen:

Im Bereich der Outdoor-Beleuchtung: Pro�tieren Sie von unserem Fachwissen in der Fassadenbeleuchtung sowie bei der Beleuchtung von Fussgängerzonen. Optimal und individuell auf Ihre Bedürfnisse angepasst!

Nutzen Sie die Erfahrungen unserer Lichtberater bei der Planung von Büro- und In-dustrieprojekten. Wir beraten Sie bei einer ef�zienten und ergonomischen Beleuch-tungslösung in Büro, Schule und Industrie.

Ein professionelles Lichtkonzept im Verkaufsraum sorgt für eine stimulierende Atmo-sphäre und setzt Ihr Produkt gekonnt ins Rampenlicht.

Auch in den Bereichen Gesundheitswesen, Wellness und Freizeit spielt das richtige Licht eine immer wichtigere Rolle. Wir planen für Sie Gastro-, Hotel- und Spitalbe-reiche. Für eine hohe Leistungsfähigkeit des Personals und zum Wohlbe�nden von Gästen und Patienten.

Die Beleuchtung bietet als Gestaltungselement unbegrenzte Möglichkeiten. Wir unterstützen Sie bei der Wahl der richtigen Technologie, von Leuchtmitteln über Leuchten bis hin zur Licht-steuerung.

Kontaktieren Sie uns möglichst früh im Projekt für eine erfolgreiche Lichtlösung.

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Licht+Beratung


5.1 Ausblick OLED

Licht = Leuchtmittel und Leuchte? Diese Formel hat bereits durch die LED-Technologie an Ak-tualität verloren und wird in Zukunft nur noch bedingt richtig sein. OLEDs, organische Leucht-dioden, bieten völlig neue Einsatzmöglichkeiten in Textilien, Möbeln und Architektur.

Die OLED ist die erste wirklich � ächige Lichtquelle. Anders als die punktförmig strahlenden, an-organischen LEDs nutzen sie organische Halbleiter zur Lichterzeugung.

Im Gegensatz zu konventionellen Leuchtmitteln, bei denen Strom durch einen Draht oder ein Gas geleitet wird, � iesst der Strom bei OLEDs durch ultrafeine organische Schichten – hundert Mal dünner als ein Haar. Sie werden aus kleinen Molekülen (smOLED) gefertigt, zunehmend auch aus langkettigen Polymeren (pOLEDs).

Der Aufbau von OLEDs erinnert an ein Sandwich (siehe Gra� ken). Die organischen Schichten sind immer eingebettet zwischen zwei gross� ächigen Elektroden, einer negativ geladenen Alu-miumschicht (= Kathode) und einer positiv geladenen Indiumzinnoxid-Schicht (= Anode). Als Trägermaterial dient meist Glas. Ebenso wie bei LEDs bestimmt die Molekülstruktur der ver-wendeten Halbleiter die Farbe des Lichts.

OLEDs reagieren sehr emp� ndlich auf Sauerstoff und Feuchtigkeit. Sie werden deshalb ver-kapselt. Ein sogenannter «Getter» in Form eines Kissens auf der Rückseite des Bauteils nimmt Feuchtigkeit auf, bevor sie die besonders «rostanfällige» Kathode erreichen kann.

5.0 Neue Technologien

Schematische Darstellung des Aufbaus einer OLED

Licht

Getter

Glassubstrat

Metallelektrode Organische Schichten

TransparenteElektrode

Lichtemission

LichtemissionLichtemission

DC DC

30

Verklebung Abdeckung Organische Schichten Kathodenschicht Anode (ITO)


Vorteile von OLEDs Für die Beleuchtung können OLEDs künftig viele Vorteile bieten, denn

OLEDs sind extrem dünn. sie geben gleichmässiges, weitgehend blendfreies Licht mit hoher Farbwiedergabe. sie bringen sofort volle Leistung, lassen sich stufenlos über den Betriebsstrom dim-men und sind extrem �exibel in der Farbsteuerung.

wie ein Baustoff lassen sie sich in andere Materialien einfügen. Tagsüber sind sie transparent oder diffus und leuchten abends taghell.

sie können nahe an emp�ndliche Materialien gebracht werden und ohne Verbren-nungsgefahr berührt werden.

OLEDs sind umweltfreundlich, da sie weder Quecksilber noch andere Giftstoffe ent-halten.

Die Produktion leistungsfähiger OLEDs erfordert viel Know-how. Vor allem die Lebensdauer (derzeit rund 10’000 Stunden) und der Schutz der hauchdünnen Folien vor Sauerstoff und Was-ser sind grosse Herausforderungen. Geeignete Kunststoffmaterialien müssen die organischen Schichten über eine lange Lebensdauer hinweg ausreichend schützen.

Die Entwicklung von geeigneten transparenten Kunststoffen macht den Weg frei für �exible OLED-Panels – grosse, gleichmässig leuchtende Flächen, deren Helligkeit und Farbe nach Wunsch angepasst und auf fast jede Ober�äche appliziert werden kann.

Die organischen Dioden sind bereits in Mobiltelefonen zu �nden. Seit Anfang 2009 sind OLED-Bildschirme im Handel. Experten schätzen, dass die OLEDs in den nächsten Jahren auch ver-stärkt für gross�ächige Lichtlösungen eingesetzt werden, zum Beispiel in der Shop- oder Mu-seumsbeleuchtung, in Vitrinen für kostbare Ausstellungsstücke. Zurzeit sind sie vor allem in Designerleuchten zu sehen.

FazitLEDs bieten Ihnen vielfältige Möglichkeiten für individuelle Lichtlösungen. Neben der Wirtschaft-lichkeit von Beleuchtungsanlagen spielt die Lichtqualität, also der Komfort für den Nutzer, eine immer wichtigere Rolle.

Um Lichtlösungen entwickeln zu können, die langfristig rentabel sind, ist es unerlässlich die Be-dürfnisse Ihrer Kunden genau zu analysieren. Auch oder gerade mit der LED-Technologie ist es entscheidend zu wissen, warum, wann, wo und für wen Kunstlicht benötigt wird.

Intelligente Lichtsteuerungen ermöglichen eine optimale Nutzung des Tageslichts für eine hohe Lichtqualität und zur Energieeinsparung. Das künstliche Licht lässt sich automatisiert nach Be-darf dazu steuern. Sie als Elektroinstallateur sehen sich vermehrt mit neuen Technologien kon-frontiert. Mit der Elektro-Material AG als Partner sind Sie immer aktuell informiert und bestens unterstützt.

Diese Broschüre hilft Ihnen bei der Beratung Ihrer Kunden und gibt Ihnen praktische Tipps zu Energieef�zienz, Lichtqualität und dem täglichen Umgang mit der LED-Technologie.

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5.2 LCC-Technologie

Die LCC-Technologie ist ein neues Verfahren zur Lichterzeugung. LCC-Leuchtmittel sind Re-tro�t-Leuchtmittel mit verschiedenen Sockeln. Mit der gleichen Technologie entstehen auch Leuchten für diverse Ansprüche. LCC steht für Laser Crystal Ceramics. Die Basis der LCC-Technologie bildet ein künstlicher Kristall, der durch Elektrolumineszenz Energie in sichtbares Licht umwandelt. Die LCC-Kristalle sind auf dem Chip als Linse angeordnet, die das Licht bün-deln und für eine hohe Lichtausbeute sorgen. Im Vergleich zu LED-Lampen sind Ef�zienzstei-gerungen von 20 – 30 % möglich.

Das Spektrum der LCC-Leuchtmittel ist dem der Glühlampe sehr ähnlich: Die Ra-Werte sind mit Ra > 90 sehr gut und vergleichbar mit der Qualität von Glühlampen. Die Leuchtmittel sind in verschiedenen Lichtfarben erhältlich. Vor allem rote Farben werden mit LCC-Leuchtmitteln sehr gut wiedergegeben. Die Lebensdauer liegt bei ca. 35’000 Std., genaue Angaben sind dem Herstellerdatenblatt zu entnehmen.

Spektrum von 1.1 A Energy World 3W

Das Wichtigste im Überblick Lichtqualität

Warmweisses, brillantes Licht mit sehr guter Farbwiedergabe (Ra > 90) vergleichbar mit Glühlampenlicht.

Lebensdauer Die Lebensdauer eines LCC-Leuchtmittels kann bis zu 35’000 Stunden erreichen.

Startverhalten LCC-Leuchtmittel starten sofort auf 100 % Lichtleistung.

Hohe Schaltfestigkeit LCC-Leuchtmittel können mindestens 250’000 Mal ein- und ausgeschaltet werden.

780

4.75E-2

6.27E-2

5.75E-2

0.00E+0

3.75E-2

2.75E-2

1.75E-2

1.00E-2

680580480380Wellenlänge (nm)

Irrad

ianc

e [W

/(sqm

*nm

)]


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Sockeltyp und Form 230 V Standard Schraubsockel E27 oder E14 230 V Halogensockel GU10 12 V Niedervoltsockel MR16, GY 6.35

Dimmbarkeit LCC-Leuchtmittel 230 V, GU10 und 12 V, MR16 GY 6.35, etc. sind in dimmbarer Aus-

führung erhältlich.

Die Vorteile der LCC-Leuchtmittel Geringe Wärmeentwicklung (80 % Licht, 20 % Wärme) Sehr gute Farbwiedergabe (Ra > 90) Verschiedene Lichtfarben erhältlich (ww, nw, tw) Geringe Leistungsaufnahme Lange Lebensdauer, ca. 35’000 Std. Keine Schadstoffe, giftfrei Erschütterungsbeständig, robust Einsetzbar von –30 bis +50 °C Keine UV-Strahlung Sehr geringe IR-Strahlung Kein Elektrosmog (< 0,1 V/m) Geprüft vom ESTI, eidgenössischen Starkstrominspektorat Ökologischer Beitrag zur Senkung der CO2-Belastung Unproblematische Entsorgung

Vorteile gegenüber LED-Retro�t-Leuchtmitteln Optik, Erscheinungsbild (kein Kühlkörper notwendig) Höhere Lichtausbeute (> 100 lm/W) Bessere Abstrahlcharakteristik Angenehmere Farbcharakteristik Bessere Farbwiedergabe Keine Schadstoffe, giftfrei Unproblematische Entsorgung

LCC im Vergleich zur Glühlampe 3 W LCC-Leuchtmittel entspricht einer 30-W-Glühlampe 5 W LCC-Leuchtmittel entspricht einer 50-W-Glühlampe

Die LCC-Technologie stellt vor allem aufgrund ihrer guten Lichtqualität eine Alternative zur Glüh-lampe dar. Ein mögliches Einsatzgebiet, bei dem die LCC-Lampe auch mit ihrer glühlampen-ähnlichen Optik punktet, ist in Designerleuchten mit sichtbaren Leuchtmitteln oder historischen Kristalllüstern.

Die LCC-Leuchtmittel erhalten Sie ab sofort in unserem E-Shop (www.elektro-material.ch) und bei Ihrem EM-Kundenberater.


1. Wie gehe ich beim Glühlampenersatz vor?

Klären Sie, ob die Beleuchtungsanlage dimmbar oder nicht dimmbar ist. Sollte Dimmbarkeit gewünscht sein, prüfen Sie, welcher Dimmer mit welchem Leucht-mittel funktioniert. Hinweise hierzu �nden Sie bei den jeweiligen Herstellern.

2. Wie gehe ich beim NV-Halogenglühlampenersatz vor?

Prüfen Sie, ob die Anlage schaltbar oder dimmbar ist. Klären Sie, wie viele Leuchten mit einem Dimmer betrieben werden können. Der Transformator der NV-Anlage muss mit den Betriebsbedingungen des Retro�t-Leuchtmittels übereinstimmen, ggf. müssen Betriebsgeräte ausgetauscht werden.

3. Weshalb sollte man LEDs in der Allgemeinbeleuchtung verwenden? Energiesparlampen sind doch auch eine Alternative zur Glühlampe.

Energiesparlampen sind momentan auch noch eine gute Alternative. LEDs werden sich je-doch in Zukunft immer mehr durchsetzen, da sie viele Vorteile bieten:

LEDs sind sparsam und werden immer ef�zienter. Kein Lichtstromrückgang in kalten Umgebungstemperaturen Ihre Lebensdauer ist um ein Vielfaches höher als die von Energiesparlampen. Sie können mit unterschiedlichen Lichtfarben und farbigem Licht trumpfen. Dazu kön-nen LEDs sehr leicht gedimmt und auch dynamisch angesteuert werden.

LEDs emittieren gerichtetes Licht, d. h. das Licht kommt dort an, wo es gebraucht wird.

Allerdings spielen LEDs ihre Vorteile nur dann aus, wenn es sich um Qualitätsprodukte han-delt. Sie zeichnen sich durch ein effektives Thermomanagement aus, das die Leitungswärme abführt, sowie durch einheitliche Lichtfarben, gleichmässige Helligkeit und minimale Frühaus-fälle. «Billigware» bietet oft nicht die gewünschte Qualität. Die Elektro-Material AG unterstützt Sie gerne bei der Produktauswahl.

4. Stimmt es, dass LEDs keine gute Farbwiedergabe haben und sich deshalb nur begrenzt für die Allgemeinbeleuchtung eignen?

Nein, das ist ein Vorurteil aus den ersten Tagen der LED. LEDs erreichen heute einen guten Farbwiedergabeindex (Ra / CRI) von 80 bis 90. Inzwischen werden auch Werte bis zu Ra = 98 erreicht. Das Sonnenlicht bietet im Vergleich dazu einen Maximalwert von 100.

5. Brauchen LEDs eine Kühlung?

Ja, denn LEDs produzieren ausser Licht auch Wärme. Ohne Kühlung würde die Lebens-dauer einer LED nur wenige 100 Stunden betragen. In der Regel wird die Wärme über die Platine und das Leuchtengehäuse abgeleitet. Neuere Geräte arbeiten teilweise mit Luft- oder Wasserkühlung.

6.0 FAQ’s

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Quelle: Esylux

6. Wie zahlt sich der etwas höhere Kaufpreis von LED-Leuchtmitteln und -Leuch-ten aus?

Durch die lange Lebensdauer reduzieren sich die Kosten für Leuchtmittelwechsel und Wartung erheblich.

LED-Leuchtmittel und -Leuchten haben einen deutlich geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Lösungen. Die Kostenersparnis wird bei einer Wirt-schaftlichkeitsberechnung über den Lebenszyklus eines Projektes deutlich.

LED-Lichtlösungen schonen emp�ndliche Exponate und tragen zum Erhalt von Kul-turgütern und hochwertiger Ware bei.

7. Können LEDs auch komplett ausfallen?

Ein Totalausfall ist äusserst selten und liegt statistisch bei zwei LEDs pro einer Million ver-bauter LEDs. Basis für die optimale Funktion Ihrer LED-Beleuchtung ist die fachmännische Installation gemäss Herstellerangaben. Bei unsachgemässer Inbetriebnahme oder zu hohen Umgebungstemperaturen können Ausfälle auftreten. Achten Sie daher unbedingt auf die Montagehinweise des Herstellers.

8. Was passiert, wenn eine LED defekt ist? Muss die Leuchte / Lampe ersetzt werden?

Dies ist abhängig von der Art der Leuchte. Je mehr LEDs für eine Leuchte verwendet wer-den, desto weniger fällt ein einzelner Ausfall auf. Bei grösseren Ausfällen sollte ein Austausch der gesamten Leuchte geprüft werden. Klären Sie die Garantieleistungen mit dem Hersteller. Wenn ein LED-Leuchtmittel oder ein LED-Modul ausgetauscht werden, sollten Lichtfarbe und Helligkeit weitgehend den übrigen LEDs im System entsprechen.

9. Gelten die Angaben zum Lichtstrom in den Datenblättern der LED-Hersteller auch für Leuchten und LED-Leuchtmittel?

Nein, zwischen den Angaben zum Lichtstrom in den Datenblättern und dem tatsächlich nutzbaren Lichtstrom einer einsatzbereiten LED-Leuchte bzw. eines LED-Leuchtmittels muss klar unterschieden werden. Seriöse Anbieter weisen darauf hin. Hintergrund ist, dass sich die Lichtstromangaben auf den Datenblättern auf Werte beziehen, die bei einer Temperatur von 25 °C direkt im LED-Chip erreicht werden. Die LED ist also quasi im «Rohzustand»; sie ist noch nicht auf einer Platine bestückt und nicht in Leuchte oder Leuchtmittel eingebaut. Bei der Messung werden LEDs zudem bei wesentlich geringeren Strömen als den üblichen 350 oder 700 Milliampere betrieben – und zwar nur für eine sehr kurze Dauer. Diese Anga-ben werden anschliessend hochgerechnet, wodurch sich Werte bis zu 200 Lumen pro Watt ergeben. Zugleich sind je nach LED-Typ und Lichtfarbe Betriebstemperaturen von über 80 °C zulässig, um die angegebene Lebensdauer zu erreichen. Durch ein ef�zientes Thermo-management werden diese Grenzen eingehalten.

10. Was bedeutet die Kennung 350 mA / 700 mA?

Bei der Kennung 350 mA / 700 mA handelt es sich um stromgesteuerte LEDs, die spezielle Konstantstrom-Netzgeräte benötigen. Dies bedeutet, dass sie nicht an einen 24-Volt-Trafo oder direkt an 230-Volt-Netzspannung angeschlossen werden dürfen.

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11. Müssen LED-Leuchten im Sinne der Laserverordnung gekennzeichnet wer-den?

Ja, der Gesetzgeber fordert eine deutliche Kennzeichnung, sofern LED-Leuchten unter die Laserverordnung fallen. Die Kennzeichnung ist in den technischen Unterlagen zu �nden. An entsprechenden Leuchten be�ndet sich ein Aufkleber.

12. Welche Dimmsysteme gibt es?

Es gibt analoge und digitale Dimmsysteme. Analoge Dimmsysteme werden über ein 1-10-V-Steuersignal oder über Phasenan- / abschnittregulierung gesteuert. Digitale Dimmsysteme werden über DALI (= digital adressable lighting interface) angesteuert.

13. Kritische Fragen an den Phasenschnittregler

Phasenan- oder abschnitt? Wurde der richtige Regler ausgewählt? Erkennt ein Universaldimmer die richtige Last? Ist die Mindestlast des Reglers erreicht? Wird die empfohlene Max.-Auslastung des Reglers von 20 % nicht überschritten? Wie sieht der Sinus des Triac-Reglers wirklich aus? Dimmt der Regler in allen Bereichen sauber? Ist kein störendes Flackern wahrzunehmen? Passen alle Bauteile im System zusammen?

14. Was ist der Unterschied zwischen Mindestlebensdauer, mittlerer Lebensdauer und Nutzlebensdauer?

Die Mindestlebensdauer kennzeichnet die Lebensdauer, die ein Leuchtmittel unter genorm-ten Bedingungen erreicht. Die mittlere Lebensdauer gibt den Mittelwert der Lebensdauer von Leuchtmitteln an, die unter normgerechten Bedingungen betrieben werden. Sie besagt, dass nach Ablauf der angegebenen Frist 50 % der eingesetzten Leuchtmittel ausgefallen sein können. Die sogenannte Nutzlebensdauer ist dann erreicht, wenn der Lichtstrom den angegebenen Grenzwert unterschreitet.

15. Was ist beim Umrüsten von T8-Leuchtmitteln auf LED-Retro�t zu beachten?

Die Lichtverteilung einer diffusen Leuchtstof�ampe ist nicht vergleichbar mit der einer LED-Retro�t-Röhre mit punktförmigen LEDs. Bei einem Leuchtmittelaustausch verändern sich die lichttechnischen Eigenschaften der Beleuchtungsanlage, und diese muss neu überprüft werden. Prüfen Sie, mit welchem Vorschaltgerät die Leuchte betrieben wird (KVG / VVG oder EVG) und ob bauliche Veränderungen für den Betrieb des LED-Retro�t-Leuchtmittels notwendig sind. Werden Veränderungen an der Leuchte vorgenommen, erlischt die Herstel-lergarantie, und die Leuchte muss entsprechend gekennzeichnet werden.

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Quelle: Samsung

16. Was beinhaltet die Initiative EM ecowin?

Die Elektro-Material AG lanciert mit EM ecowin eine Stromef�zienz-Initiative. Mit jährlichen Fördergeldern in Höhe von 1 Million Schweizer Franken setzt EM ein starkes Zeichen zu-gunsten von ef�zienten Stromsparmassnahmen. Die EM ecowin Initiative richtet sich dabei gleichermassen an Elektroinstallateure und Bauherren. (www.elektro-material.ch/ecowin)

17. Was sind die Hintergründe für die Übernahme der Elevite AG?

Mit der Übernahme der Elevite AG ergänzt die Elektro-Material AG ihre Marktführerschaft im Bereich Elektroinstallationsmaterial durch hohe Kompetenz im Bereich der Beleuchtung. Im Projektgeschäft wird eine kundenspezi�sche Lichtplanung immer wichtiger, und wir möchten unsere Kunden mit maximalem Wissen aus einer Hand unterstützen.

18. Wird die OLED die LED ersetzen?

Nein, denn die OLED erzeugt �ächiges Licht im Vergleich zum Punktlicht der LED. Die OLED bietet neue Möglichkeiten zur �ächigen Raumbeleuchtung und kreatives Potenzial für die In-tegration von Licht in Möbel und Innenausbau.

19. Wie müssen LED-Leuchten / -Lampen entsorgt werden?

Sämtliche Leuchten und Lampen unterliegen der vRG (Verordnung über die Rücknahme und die Entsorgung elektrischer und elektronischer Geräte). Sie enthalten wertvolle Rohstoffe, die der Wiederverwendung zugeführt werden können und Schadstoffe, die am Lebensende des Produkts korrekt herausgelöst werden müssen. Dies geschieht in einem Recycling-Prozess, der speziell dafür aufgebaut wurde. Retro�t-LED enthalten elektronische Bauteile und müs-sen deshalb am Ende der Lebensdauer gesammelt und einem Recyclingprozess zugeführt werden. Elektronische Platinen müssen dem elektronischen Recycling-Prozess zugeführt werden, um die wertvollen Rohstoffe zurückzugewinnen. LCC-Produkte können direkt ent-sorgt werden, da keine Giftstoffe verwendet werden.

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Aluminium, Indium, Gallium, Phosphor; ein dotiertes Halbleitermaterial, das seit Anfang der 90er Jahre in Leuchtdioden (LED) eingesetzt wird.

Auswahlprozess für LEDs nach Lichtfarbe und Helligkeit

Chip-on-BoardDie ungehäusten (nackten) Halbleiter werden direkt auf das Substrat (Trägermaterial) aufgetragen. Mit diesem Verfahren lässt sich ein Vielfaches der Packungsdichte im Ver-gleich zur SMD-Technologie erzielen. Der enorme lichttechnische Vorteil der COB-Mo-dule liegt in der Homogenität der Lichtabstrahlung. Somit wird ein konsistenter Lichtke-gel anstatt Einzellichtpunkten erzielt.

Colour Rendering Index, Farbwiedergabeindex, de�niert die Farbwiedergabe einer Licht-quelle.

Digital Adressable Lighting Interface, einzeln adressierbare Leuchten. DALI ist ein stan- dardisiertes Protokoll für digitale Kommunikation von lichttechnischen Komponenten.

Elektrolumineszenz ist eine Form der Lumineszenz, bei der ein Festkörper durch Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. einer elektrischen Spannung dazu angeregt wird, elekt-romagnetische Strahlung, z. B. in Form von Licht, zu emittieren.

Festkörper, die abhängig von ihrem Zustand elektrische Leiter oder Nichtleiter sind.

Indium-Gallium-Nitrid ist eine der bevorzugten Chip-Technologien für Leuchtdioden (LED). Mit InGaN können LEDs produziert werden, die Licht mit Wellenlängen von ultraviolett bis grün emittieren. Die unterschiedlichen Wellenlängen werden durch Änderung der Antei-le an Indium und Gallium erzielt.

Die LCC-Technologie ist ein neues Verfahren zur Lichterzeugung. LCC-Leuchtmittel sind Retro�t-Leuchtmittel mit verschiedenen Sockeln. LCC steht für Laser Crystal Ceramics.

Licht-emittierende Diode

Elektromagnetische Strahlung, 370 – 780 nm (Nanometer 10 – 9)

MacAdams-Ellipsen dienen zur Bestimmung von visuellen Farbabweichungen. Sie stellen die Flächen im Farbdiagramm dar, bei denen die Vergleichsfarben um einen Bezugsfarb-ton herum mit gleichem Abstand wahrgenommen werden (MacAdams: amerik. Physiker). Bis zu drei MacAdams sind Farbtoleranzen praktisch nicht zu erkennen.

Organische LED

Kombination von Optik und Halbleiterelektronik

Puls-Weiten-Modulation (zum Dimmen von LED)

Surface-Mounted DeviceDie LED wird direkt auf die Leiterplatte gelötet. Im Gegensatz zur Bestückung mit «be-drahteten Bauelementen» erfordert die SMD-Technologie einen geringeren Platzbedarf und ermöglicht eine bessere thermische Anbindung.

Scheiben aus Halbleiter-Rohlingen

Internationales Konsortium der Beleuchtungsindustrie mit dem Ziel, Standards rund um LED-Beleuchtung zu de�nieren

AllnGaP

Binning

COB

CRI / Ra

DALI

Elektro- lumineszenz

Halbleiter

InGaN

LCC- Technologie

LED

Licht

MacAdams-Ellipsen

OLED

Opto- elektronik

PWM

SMD

Wafer

Zhaga

7.0 Lexikon

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Unser Service für SieDie Elektro-Material AG vertreibt nur Qualitätsprodukte. Wir beraten Sie gerne! Sie erhalten bei uns erstklassige Produkt- und Service-lösungen aus einer Hand.

Für weitere Informationen steht Ihnen Ihre EM Niederlassung gerne zur Verfügung.

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