LED, LED´s, LED-Technik….Was ist das eigentlich?

LEDs sind effiziente Lichtquellen mit hohem Nutzwert. Sie bieten UV- und infrarotfreies Licht bei minimalem Stromverbrauch und einer sehr hohen Lebensdauer von bis zu 50.000 Betriebsstunden, gepaart mit einer extrem kompakten Bauweise. Und die technische Entwicklung schreitet fort, „die Lichtausbeute von LEDs wächst … und verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre. Bereits heute hat sie die mit Glüh- und Halogenglüh-Lampen erreichbaren Werte überschritten. Bald bewegt sie sich im Lichtausbeute-Bereich von Leuchtstofflampen.“
(Zitat: Informationen zur Lichtanwendung Nr. 17, S. 1, Fördergemeinschaft Gutes Licht)

Eine „Lichtabstrahlende Diode“, englisch „Light Emitting Diode“ oder kurz „LED“ besteht aus dem eigentlichen LED-Chip sowie einem Reflektor, einem Kontaktdraht und einem Kunststoffgehäuse, welches die Lichtabstrahlung wie eine Linse bündelt. Der LED-Chip selbst ist ein Halbleiterkristall, der elektrisch zum Leuchten angeregt wird. Die diversen LED-Lichtfarben Rot, Grün, Blau, Gelb und Amber beruhen auf der Verwendung unterschiedlicher Halbleitermaterialien. Weißes LED-Licht
kann einerseits durch additive Mischung als Summe erzeugt werden, also durch eine Kombination von LEDs mit den Lichtfarben Rot, Grün und Blau (RGB). Dieses Verfahren finden Sie zum Beispiel bei unseren LED-Strips, den LED-Lichtwannen und bei den RGB-Leuchtmitteln und RGB-Einsätzen. Zum anderen sind jedoch auch LEDs mit weißer Lichtabstrahlung erhältlich.
In der Regel handelt es sich dabei eigentlich um blaue LEDs, über deren Chip eine gelbe Phosphorschicht positioniert ist, die durch das blaue Licht gespeist wird und dieses zugleich durch ihre gelbe Lichtabstrahlung teilweise überlagert. Durch die exakte Konzentration des verwendeten Phosphors ergibt sich eine insgesamt weiße Lichtabgabe.
In funktioneller Hinsicht gleicht die LED einer normalen Diode: Sie wirkt wie ein Ventil und lässt elektrischen Strom immer nur in eine Richtung fließen. Daher muss die LED in Durchflussrichtung betrieben werden, um leuchten zu können. Dazu legt man Gleichspannung an und verbindet die Anode mit dem Pluspol und die Kathode mit dem Minuspol. Im umgekehrten Fall leuchtet die LED nicht, da sie dann in Sperrrichtung betrieben wird und kein Strom fließen kann. Wird eine LED irrtümlich mit Wechselspannung betrieben, erzeugt sie das so genannte „50Hz Flimmern“. Dieses ist eine Folge der sich abwechselnden positiven und negativen Halbwellen. Die LED wird dabei einem schnellen Wechsel von Strom in Durchlassrichtung und Sperrrichtung ausgesetzt, was wir visuell als Flimmern wahrnehmen.
Je nach Farbe haben LEDs unterschiedliche Durchflussspannungen, die zwischen 1,8V und 3,6V liegen können. Eine normale 5mm-LED wie die oben abgebildete arbeitet mit einem maximalen Strom von 20mA. Höhere Ströme setzen ihre Lebensdauer deutlich herab oder zerstören sie sofort. LEDs müssen daher immer mit Vorwiderstand betrieben werden, der abhängig von der jeweils anliegenden Spannung errechnet werden muss. PowerLEDs stellen erhöhte Anforderungen an die Stromkonstanz. Nur bei Verwendung einer bestimmten Stromstärke (z.B. 350mA bei 1W LED oder 700mA bei 3W LED) erreichen sie ihre maximale Helligkeit, ohne dabei zerstört zu werden. PowerLEDs sollten daher grundsätzlich mit Konstantstromquellen betrieben werden. Elektronische Bauelemente können Toleranzen von bis zu 10% aufweisen. Eine Konstantstromquelle liefert eine exakte Stromstärke, während die Spannung im Rahmen der Toleranzen schwankt. Dagegen würde eine Konstantspannungsquelle bei gleich bleibender Spannung in ihrer Stromstärke schwanken und zeitweise über den maximal zulässigen Strom steigen, was den vorzeitigen Defekt der PowerLED zur Folge hätte. Betreibt man eine weiße PowerLED an einer Konstantstromquelle mit 350mA, so liegt der Spannungswert bei ca. 3,2V. Schließt man nun eine weitere LED in Reihe zu der ersten LED, bleibt der Strom konstant bei
350mA, während die Betriebsspannung auf ca. 6,4V ansteigt. PowerLEDs müssen also stets in Reihe an die Konstantstromquelle angeschlossen werden. Im Falle einer Parallelschaltung wird der Strom geteilt, so dass der einzelnen LED dann nicht mehr der korrekte Strom zur Verfügung steht. Aus den geschilderten Zusammenhängen wird deutlich, dass auch eine ganz bestimmte Installationsreihenfolge eingehalten werden muss, um die LEDs nicht kurzzeitig zu hohem Strom auszusetzen und sie damit zu beschädigen. Grundsätzlich gilt: Erst den Sekundärstromkreis (LEDs an Treiber) vollständig anschliessen, danach den Primärstromkreis (Treiber an Stromquelle) schliessen. Es gibt eine Reihe von LED-Produkten, die sich die technischen Vorteile der LED zunutze machen und insofern eine echte Alternative zu herkömmlicher Beleuchtungstechnik bieten: Sie finden die kompakte Leseleuchte mit exakt ausrichtbarem und qualitativ hochwertigem, rein-weißem Licht ebenso wie die LED-Deckenleuchte mit breiter Lichtabstrahlung oder das Orientierungslicht mit starker Leuchtkraft und hohem Aufmerksamkeitswert. Effekt- und
Dekorationsbeleuchtung war schon in der Vergangenheit ein Haupteinsatzbereich der LED. Waren die früheren Anwendungen jedoch noch auf die Installation von Lichtpunkten und Lichterketten beschränkt, so bieten aktuelle Produkte mit steuerbarer Farbwechseltechnik und einer durch moderne LED-Chips mit optischen Bündelungssystemen erheblich intensivierten Lichtausbeute heute völlig andere Möglichkeiten. LED-Einbauleuchten empfehlen sich aufgrund ihrer kompakten Bauweise und der minimalen Wärmeabgabe während des Betriebs zum Beispiel auch für Vitrinenbeleuchtung. Die LED liefert neutral-weißes Licht ohne infrarote und ultraviolette
Anteile und eignet sich daher auch für die Beleuchtung empfindlicher Exponate in Museen.
Tipp: Eine Kugelkopf und fokussierbarer Optik ausgestattete Einbauleuchte Focu-LED ermöglicht hier eine besonders gezielte Ausleuchtung. Außen-Beleuchtung erfüllt oft nur im Dauerbetrieb wirklich ihren Zweck. LED-Outdoor-Leuchten profitieren hier von ihrem minimalen Energieaufwand und der langen Lebensdauer der LED-Lichtquelle. LED Strips bieten nahezu unbegrenzte Möglichkeiten überall dort, wo besonders großflächige oder aber sehr kompakte Beleuchtungslösungen benötigt werden. Darüber hinaus sind sie je nach Modell dazu geeignet, farbgesteuertes Licht zu liefern. RGB-LED-Outdoor-Strips sind in Aluminiumprofile eingebettet und mit Kunstharz vergossen. Ihre Schutzklasse IP55 erlaubt die Anwendung im Außen- ebenso wie im Bad- oder Wellness-Bereich.