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LED-Lichtstromerhalt: Definition und Werte

Diagramm Lichtstromerhalt einer LED-Leuchte

LEDs unterliegen, genau wie andere Leuchtmittel auch, einer Alterung, durch die der erzeugte Lichtstrom etwas zurückgeht. Der LED-Lichtstromerhalt beschreibt als statistische Kenngröße, wie viel des ursprünglichen Lichtstroms nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden noch abgegeben wird. Dieser Rückgang wird über einen L- und B-Wert sowie die betrachteten Betriebsstunden angegeben. Weder der L- noch der B-Wert geben Auskunft über den sehr seltenen Totalausfall einer LED, der sogenannten „Failure rate“.

Übersicht zum Thema LED-Lichtstromerhalt

Das ERCO Lichtwissen gibt es auch als Whitepaper:

Lichtstromerhalt: Was ist der L- und B-Wert bei LED-Leuchten?

Mit dem L- und dem B-Wert sowie einer Angabe zu den betrachteten Betriebsstunden wird der Lichtstromerhalt der verbauten LEDs kommuniziert.

Beispiel: L90 B10 bis zu 100.000 h

Dies bedeutet: Nach 100.000 Betriebsstunden liefern 10% der LEDs (B-Wert) weniger als 90% (L-Wert) ihres ursprünglichen Lichtstroms. Die anderen 90% (100% abzüglich B-Wert) der LEDs haben noch mehr als 90% ihres ursprünglichen Lichtstroms. Der B-Wert beschreibt demnach den Prozentsatz der LEDs, welche den vom L-Wert definierten Grenzwert des Lichtstroms unterschreiten.

Hinweis: Ist kein B-Wert angegeben, bedeutet das B = 50. Die Angabe „L90 100.000 h“ bedeutet also „L90 B50 100.000 h“.

Übersetzt heißt das: Bis zu 100.000 Betriebsstunden liefern 50% der LEDs weniger als 90% ihres ursprünglichen Lichtstroms.

Wie wird der L und B- Wert bei LED-Leuchten ermittelt?

Für die Ermittlung des L- und B-Werts wird der Lichtstrom einer LED nach dem IES LM-80 Standard über mindestens 6.000 Stunden gemessen. Danach wird nach dem IES TM-21 (Projection Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources) Standard auf das maximal 6-fache der Messdauer nach LM-80 hochgerechnet. Um Werte für 50.000 Betriebsstunden zu erhalten, muss also mindestens 50.000 / 6, also rund 8.334 Stunden gemessen werden. Zum Vergleich: Ein Jahr Dauerbetrieb entspricht 8730 Stunden.

Für einige LED-Typen gibt es nunmehr auch valide Messungen, aus denen sich eine Prognose für 100.000 Stunden errechnen lässt. Die Prognosen basieren auf bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. Umgebungstemperatur oder Bestromung. Beispielsweise lässt sich mit einer niedrigeren LED-Bestromung und einem optimierten Wärmemanagement der Lichtstromerhalt auch über den Zeitraum der Prognose hinaus signifikant verlängern.

Was ist der Unterschied zwischen Lichtstromerhalt und Lebensdauer?

Der Lichtstromerhalt prognostiziert, wie viel Prozent der LEDs nach einer bestimmten Zeit einen bestimmten Lichtstromrückgang haben. Häufig wird eine Angabe wie L90 B10 bei 50.000 h fälschlich so interpretiert, dass nach Ablauf der angegebenen Betriebsstunden 10% der LEDs ausgefallen sind. Der B-Wert benennt jedoch den Prozentsatz der LEDs, deren Lichtstrom nach der Betriebszeit unter dem L-Wert liegt. Bei einer Angabe von L90 B10 bis zu 50.000 Stunden können auch diese 10% der LEDs immer noch 89% des ursprünglichen Lichtstroms aufweisen. Die LEDs und damit die Leuchte selbst können weiterhin betrieben werden.

Interessant:
Im Gegensatz zum Lichtstromerhalt beschreibt die Failure rate eine Ausfallrate, d.h. wie viel % Prozent einer LED nach einer angegebenen Betriebszeit komplett ausgefallen sind. Hochwertige LEDs haben jedoch eine sehr geringe Ausfallrate von zum Teil 0,1% bis zu 50.000 Stunden. Das bedeutet: Nach 50.000 Betriebsstunden ist 1 von 1000 LEDs ausgefallen.

Was sind Qualitätsfaktoren einer Leuchte hinsichtlich LED-Lichtstromerhalt und Lebensdauer?

Gut konzipierte Leuchten sind thermisch so ausgelegt, dass sie bei ordnungsgemäßem Betrieb immer unterhalb der für die jeweiligen LEDs kritischen Betriebstemperatur bleiben. Wird eine LED zu heiß, etwa durch sehr hohe Bestromung oder schlechtes Wärmemanagement, treten irreparable Schäden auf. Die Konstruktion einer Leuchte entscheidet damit, wie gut der Lichtstrom über einen langen Zeitraum erhalten bleibt. Das Design von Betriebsgerät, LED-Modul und Kühlung bedingen einander.

Hier eine Zusammenfassung der wesentlichen Kriterien:

  • Güte der Betriebsgeräte: Liefern diese über die gesamte Betriebszeit den vorgegebenen Strom?

  • Bestromung der LED: Je höher der Strom, desto größer die für LEDs schädliche Wärmeentwicklung

  • Die Abstände einzelner LEDs müssen sowohl auf die darüber liegende Optik wie auch auf die Wärmeleitfähigkeit der Metallkernleiterplatte des LED-Moduls abgestimmt sein.

  • Oberfläche und Beschaffenheit des Kühlkörpers beziehungsweise des Leuchtengehäuses müssen für jede zugelassene Montagart die Wärme verlässlich an die Umgebung abgeben.

Das ERCO Lichtwissen gibt es auch als Whitepaper:

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