Wie funktioniert eine LED bzw. LED Lampe?

Wie funktioniert eine LED (Zeichnung:@its_drawingtill)

Dank dem smarten Beleuchtungssystem Philips Hue hat das Thema LED Beleuchtung nochmal so richtig an Schwung gewonnen. Hier möchte ich Dir in ein paar kurzen Sätzen erklären, wie eine LED, beziehungsweise eine LED-Lampe funktioniert.

LED steht für Leuchtdiode, das Wort ist eine Abkürzung, die eigentlich aus dem Englischen kommt und für Light-Emitting Diode steht. Die LEDs haben in den letzten Jahren den Markt der Leuchtmittel erobert und sollen in den kommenden Jahren sogar einen Marktteil von stolzen 70 Prozent erreichen.

Wer erfand die LED?

Was viele nicht wissen, ist, dass die LED Geburtsstunde schon im Jahr 1962 geschlagen hat. Damals entwickelte Professor Nick Holonyak, der als Erfinder der LED gilt, die rote Leuchtdiode, die LED.

Funktionsweise von LEDs in der Natur abgeguckt

Wusstest Du, dass LEDs sich dieselbe Technik zunutze machen, mit der auch Glühwürmchen strahlen? Gut, bei LEDs handelt es sich um Elektronik-Chips aus Halbleiterverbindungen, die gerade einmal eine Kantenlänge von einem Millimeter haben und somit die kleinste Lichtquelle nach aktuellem Stand der Technik heute darstellen.

Aber die Funktionsweise ist trotzdem relativ identisch: Im Inneren des negativ leitenden Grundhalbleiters herrscht ein Überschuss an Elektronen, die unter Spannung Energie freisetzen. In diesem Fall wird Licht erzeugt. Diese Art von Lichttechnik wird auch als Elektrolumineszenz bezeichnet.

So ist die LED aufgebaut
Hier hat mein Sohn (12) Dir freundlicherweise eine Zeichnung angefertigt wie die LED aufgebaut ist (Zeichnung: © @its_drawingtill)

Hier noch ein super video dazu von „brainfaqr“

Vorteile von LED Lampen

LED Lampen enthalten kein Quecksilber, sind somit einfacher zu entsorgen und besser zur Umwelt. Während Energiesparlampen nach dem Einschalten noch einen Moment brauchen, bis sie hell werden, erstrahlen LEDs direkt in unter einer Sekunde in hellem, klarem Licht.

Auch wenn die Anschaffungskosten von LEDs relativ hoch sind, so machen sie dies durch einen um 80 Prozent geringeren Energieverbrauch als herkömmliche Glühbirnen und eine lange Lebensdauer wett. Sie rentieren sich garantiert!

Was bedeutet Lumen bei LED-Lampen?

Lumen ist eine physikalische Maßeinheit für Lichtstrom. Diese Größe gibt an, was für eine Lichtmenge abgestrahlt wird. Das heißt, je höher der Lumenwert, desto heller die Lampe. Während früher die Wattzahl für Glühbirnen der entscheidende Richtwert war, ist nun in Zeiten der LED-Technik der Lumenwert in den Vordergrund gerückt.

  • Wer an den Wattzahlen festhalten möchte, kann mit dieser simplen Formel den Lumenwert ermitteln: Herkömmliche Wattzahl x 10 = Lumenwert

Wie wirkt sich die Farbtemperatur aus?

LEDs gibt es in verschiedenen Weiß-Tönen: warmweiß, neutralweiß und tageslichtweiß.

Was sind da genau die Unterschiede?

Glühbirnen haben immer den warmweißen Bereich abgedeckt, bei LED Lampen ist der Farbbereich weiter gestreckt: Es gibt drei Farbbereiche, sie unterscheiden sich über die Farbtemperatur in Kelvin.

Die Farbtemperaturen in Kelvin:

Warmweißes Licht:
2.700-3.300 Kelvin
Neutralweißes Licht:
3.300-5.300 Kelvin
Tageslichtweißes Licht:
> 5.300 Kelvin

Wie verhalten sich Lichtfarbe und Temperatur?

Je höher die Farbtemperatur in Kelvin, desto kühler wirkt die Beleuchtung. Im Umkehrschluss heißt das, dass das Licht bei niedrigerem Kelvin-Wert wärmer wirkt, da die Anzahl der blau leuchtenden Frequenzen abnimmt und das Licht rötlicher und somit wärmer wird.

Kaltes und weißes Licht, welches sollte man wofür verwenden?

Je wärmer das Licht, desto wärmer und wohnlicher wirkt es. Aus diesem Grund sollte das warmweiße Licht, mit einer Farbtemperatur von 2.000 bis 3.000 Kelvin, vor allem dort eingesetzt werden, wo es gemütlich und behaglich sein soll. In Deinen Wohnräumen zum Beispiel.

Das neutralweiße Licht, mit 3.300 bis zu 5.300 Kelvin, eignet sich sehr gut für Büroräume, da es etwas kälter wirkt und so den Geist frisch hält und Aufmerksamkeit erzeugt. Konzentration ist garantiert!

Das tageslichtweiße Licht ab 5.300 Kelvin wirkt kälter und kann somit bestens in Fabrikhallen, Krankenhäusern, Schulen und Geschäften eingesetzt werden. Es hat etwas Steriles und Reines, ist aber zeitgleich anregend und aufmerksamkeitsfördernd.

Wie warm können LED-Lampen werden?

Da LED Lampen 80 Prozent der elektrischen Leistung in Wärme umwandeln, können sie relativ heiß werden.

Manche LED´s müssen also gekühlt werden, da sie sonst so heiß wie eine Herdplatte werden können. Deshalb ist oft ein Aluminium-Kühlkörper für solche LED´s notwendig, der die Wärme an die Umgebung abgibt.

Oder aber es müssen Kühlflüssigkeiten wie Mineralöle genutzt werden. Das Gute daran ist, dass diese schwer entflammbar, ungiftig und wieder verwertbar sind.

Lebensdauer der LED-Lampen

Während eine Glühbirne sich ohne Vorankündigung verabschiedet hat, indem das Licht einfach ausging, verliert eine LED-Lampe im Laufe der Zeit ihre Helligkeit. Je nach Güte und Hochwertigkeit der LED-Lampe verläuft diese Degradation schneller oder aber langsamer.

An sich haben LEDs eine sehr lange Lebensdauer: Während die herkömmliche Glühbirne gerade einmal auf 1.000 Stunden kam, schlagen einige LEDs mit bis zu 100.000 Stunden zu Buche. Einmal angeschafft hat man was von seinen LED-Lampen!

Vorteile der LED im Überblick:

  • hohe Lebensdauer
  • viel geringerer Energieverbrauch
  • keine Einschaltverzögerung
  • sehr grosse Farbpalette
  • einstellbare Farbtemperatur
  • sehr vielfältiges Design möglich
  • ohne gesundheitsgefährdende Stoffe
Yeelight Smart dimmbare E27 WLAN LED-Lampe
Moderne WLAN LED-Lampe (Bild: © Yeelight)

Bei so vielen Vorteilen gibt es auch einige Nachteile, so, zum Beispiel, die, mit der Zeit abnehmende Helligkeit. Meist ist das aber bei den billigen LED´s der Fall.

Bei qualitativ hochwertigen LED´s passiert das zwar auch, aber meist gegen Ende der, vom Hersteller, angegebenen Lebensdauer.

Der grösste Nachteil ist und bleibt wohl der Preis. Zumindest wenn man eine normale Glühlampe mit einer LED vergleicht. Aber die Vorteile der LED überwiegen hier einfach um ein Vielfaches wie ich finde.

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