Mythos Lebensdauer

LED leuchten und leuchten und leuchten...

SMD LuxeonK2 cropped - BeispielfotoEine Leuchtdiode (LED) ist ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften der einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung ab - mit einer vom Halbleitermaterial und der sog. Dotierung (also der Aufbringung von verschiedenen Oberflächenschichten) abhängigen Wellenlänge.

Ein Halbleiterbaustein funktioniert unter optimalen Betriebsbedingungen eigentlich ausfallsicher über viele zehntausende von Betriebsstunden, so auch LED-Chips. Diese haben - auch nach Herstellerangaben - eine ausfallsichere Betriebsdauer von 30.000, 50.000, 75.000 oder auch mehr als 100.000 Stunden. 

Lebensdauer versus Leistungsdauer

Aufgrund der Zusammenarbeit von C3CONSULT mit OOS OSRAM Opto Semiconductor, dem FRAUNHOFER Institut in einem internationalen EU-Forschungsprojekt zur LED-Technologie und anderen Systemkomponentenherstellern für LED-Technik wissen wir um bestimmte physikalische und technische Zusammenhänge, die unmittelbar mit der Leistungsfähigkeit und der Betriebsdauer von LED zusammen hänge.

Wir lehnen den Begriff Lebensdauer bei LED daher ab, er ist irreführend: Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln fällt eine LED nicht plötzlich aus, diese verliert über die Betriebszeit allmählich an Helligkeit. Je nach Güte der Leuchtdiode und der verbauten elektronischen Systemkomponenten (LED-Treiber) verläuft diese Helligkeitsabnahme (Degradation) langsamer oder ggf. auch schneller.

Die Bezeichnung LEISTUNGSDAUER bis L70 ist hier praktikabler und technisch korrekter: Viele Hersteller geben inzwischen den L70 oder L80-Wert an = die Zeitspanne, bis eine Licht-Degradation (Leuchtstärkeabnahme) feststellbar ist, nach der die LED noch 70% bzw. 80% der ursprünglichen Anfangshelligkeit aufweist. Das ist damit begründet, dass das menschliche Auge Helligkeitsunterschiede von Lichtquellen erst bei einer Differenz von 20 bis 30% deutlich wahrnehmen und unterscheiden kann.

Damit hat die LED aber noch lange nicht das Ende der Lebensdauer erreicht, sie kann weiterhin über viele tausende Stunden betrieben werde - die ausgestrahlte Lichtmenge hat sich durch die Degradation verringert. Seit Jahren gibt es Systemkomponenten, wie die XITANIUM-Treiberserie von Philips, die bei LED-Hochleistungssystemen automatisch den Lichtstromrückgang der angeschlossenen LED messen und durch eine Erhöhung der Bestromung diesen Lichtrückgang komplett kompensieren. Solche hochwertigen Systeme arbeiten ausfallsicher und wartungsfrei über 100.000 Betriebsstunden, da der Hersteller den LED-Treibern einen ausfallsicheren Betrieb von 100.000 Std. bescheinigt.

Leistungsdauer von 100.000 h bis L70

Was bedeuten diese Angaben für die Praxis? Diese Tabelle gibt dazu die Auskunft - bezogen auf die üblichen Nutzungsszenarien in der Industrie, im Gewerbe oder im Kommunalbereich:

 Betriebsdauer

Nutzungsart und Dauer

LED-Nutzungsdauer *

 ca. 2.600 h / anno

Industrie- oder Gewerbebetrieb, Einschaltdauer von 10 h/Tag, 1-Schichtbetrieb bei 5 Werktagen

 38,5 Jahre

 ca. 4.680 h / anno

Industriebetrieb, Einschaltdauer von 18 h/Tag, 2-Schichtbetrieb bei 5 Werktagen

 21,3 Jahre

ca. 6.200 h / anno

Industriebetrieb, Einschaltdauer von 24 h/Tag, 3-Schichtbetrieb bei 5 Werktagen 

 16 Jahre

 8.760 h / anno

Industriebetrieb, Einschaltdauer von 24 h/Tag, 3-Schichtbetrieb bei 365 Tagen Dauerbetrieb

 11 Jahre

ca. 4.200 h / anno

Kommunale Straßenbeleuchtung im öffentlichen Raum (durchschnittl. Wert in Deutschland)

 23,5 Jahre

ca. 2.900 h / anno

Einzelhandel, Öffnungszeiten MO bis FR, 9-18 Uhr = 10 h/Tag, SA 9-14 Uhr = 6 h/Tag

 35 Jahre

ca. 4.500 h / anno

Einzelhandel, Öffnungszeiten von 8-20 Uhr von MO - SA / 14 h / Tag x 6 Tage / Woche

 22 Jahre

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Die Angaben beziehen sich dabei auf A-Sortierungen der Markenhersteller und darauf, dass die LED ordnungsgemäß betrieben werden: Also mit dem vom Hersteller angegebenen Betriebsstrom, der Arbeitstemperatur, dem Einhalten der Sockeltemperatur (T-Junction), der korrekten Bedingungen der Arbeitsumgebung (Luftfeuchtigkeit, chemische Beeinflussung durch Umgebungsatmosphären). Auch die Qualität der LED-Treiber spielt dabei eine entscheidende Rolle. Dann ist eine Leistungsdauer von 100.000 h bis L70 realistisch erreichbar.

Bildquelle: OSRAM - Einflussfaktoren auf die Lebensdauer von LED

Bildquelle: OSRAM - Lebensdauer von LED

Weiterführende Links zum Thema:

Lebensdauer von Halbleitern genauer vorhersagen

OSRAM: LED-Lebensdauer

LM80- und TM-21-Tests - Lebensdauer von LED auf dem Prüfstand