LEDs haben sich von einem Beleuchtungstrend zu einem Beleuchtungsstandard hochgemausert. Ihr Einsatzgebiet hat sich stetig vergrößert, nahezu für jedes Anwendungsgebiet gibt es inzwischen eine passende Lichtlösung und ihre Energieeffizienz überzeugt immer mehr Konsumenten. Das überzeugt Architekten, Facility Manager und Verbraucher gleichermaßen, die gute Energiebilanz von Einsparungen bis zu 80 % gegenüber Anlagen aus den Sechzigerjahren ermöglicht eine staatliche Förderung.

So kommen die Lampen längst nicht mehr nur als Leuchtmittel in Wohnzimmern zum Einsatz, sondern haben sich auf Garten- und Objektbeleuchtung, als Fahrzeugbeleuchtung und im Hobby- und Freizeitbereich weit verbreitet. Sogar für den Flutlichteinsatz eignen sich die kleinen Leuchten.

Trendentwicklung zur LED

Ursprünglich waren die ausschließlich in rot und gelb verfügbaren Lampen nur als Signalbauteil für Schaltschränke gedacht, entwickelte sich die LED-Lampe durch die technische Weiterentwicklung zu einem zukunftsweisenden Leuchtmittel. Der Umsatz von aktuell 9 Milliarden Euro auf dem europäischen Markt wird bis 2020 auf geschätzt 14 Milliarden Euro ansteigen. Weltweit sind die Zahlen noch beeindruckender: Von 19,7 Milliarden USD im Jahr 2014 steigt der Umsatz voraussichtlich auf 45,5 Milliarden Euro im Jahr 2022. Begünstigt wird dies zusätzlich, da seit 2012 bis auf einige Ausnahmen keine Glühlampen mehr verkauft werden dürfen, und die Alternativen Halogen- und Energiesparlampen immer wieder in der Kritik stehen, da sie Quecksilber enthalten.

Quelle: McKinsey

https://de.statista.com/statistik/daten/studie/151079/umfrage/prognostizierter-umsatz-fuer-led-lampen-auf-dem-europaeischen-markt/

Während im Außenbereich speziell entwickelte Power-LEDs den Platz vor dem Haus höchst energiesparend in das rechte Licht rücken, verfügen LEDs im Innenbereich zur Beleuchtung von Wohnraum und Arbeitsplatz nahezu über dieselben Abmessungen wie klassische Glühbirnen. Durch die Verwendung der altbekannten E14- und E27-Schraubfassungen sind sie problemlos austauschbar und auch für den Bereich von Spotlights und Einbauleuchten gibt es Lösungen im 12- und 230 V-Bereich.

Funktionsweise von LEDs

LEDs basieren als Licht emittierende Dioden auf Halbleiterverbindungen und wandeln Strom direkt in Licht um. Fließt also durch eine Diode Strom, so strahlt diese Licht, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung ab, während in klassischen Glühlampen ein Glühdraht oder Gas das Licht erzeugt. Durch eine gezielte Auswahl von Materialien und der Dotierung lassen sich die Eigenschaften des Lichtes verändern, wobei die Farbe einer Leuchte wesentlich vom Bandabstand des Halbleitermaterials abhängt. Da das Licht in einem begrenzten Spektralbereich emittiert wird, eignen sich LEDs besonders gut für Signallichter. Für allgemeine Beleuchtungszwecke kommen meist Kombinationen aus Leuchtdioden, die mit Leuchtstoffen kombiniert werden, zum Einsatz. Während eine Glühlampe nahezu 360°-Beleuchtungen ermöglicht, bedarf es bei LEDs der Anordnung mehrerer Dioden, um hier eine Rundum-Beleuchtung zu erzeugen.

Während bei Glühlampen das Lebensende mit dem Durchglühen des Glühfadens gegeben ist, wird bei LEDs die Lebensdauer berechnet, indem von einem Erreichen von 70 % der Leuchtkraft ausgegangen wird. Die Leuchtkraft nimmt nach und nach ab, LEDs altern einigermaßen linear. Die Lebensdauer hängt dabei ab

• vom jeweiligen Halbleitermaterial
• den Betriebsbedingungen (Temperatur, Strom)
• von der individuell tolerierbaren Farbtemperaturveränderung der Fluoreszenzfarbstoffe (weiße LEDs werden blaustichiger).

Glossar

Bei LED-Lampen wird der Lichtstrom meist in Lumen angegeben. Das ist die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Strahlungsleistung, die das menschliche Auge als Licht wahrnimmt.

Die Farbtemperatur in Kelvin trifft eine Aussage über den Farbwert. Die einfachste Unterscheidung ist z. B. warmweißes und kaltweißes Licht. Ersteres wirkt gemütlicher und liegt unter 3.500 Kelvin, neutrales weiß zwischen 3.500 und 5.500 Kelvin und kaltweißes Licht über 5.500 Kelvin.

Die Lichtleistung pro beleuchteter Fläche hingegen wird in Lux (Lx) angegeben. In diese Berechnung fließen auch Abstrahlwinkel und die Entfernung zu einer Fläche in die Berechnung mit ein.

Die Lichtstärke in Candela gibt an, wie stark eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung strahlt.

Vorteile von LED gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln

LEDs haben gegenüber klassischen Leuchtmitteln zahlreiche Vorteile. Zu nennen sind hier beispielsweise die hohe Lebensdauer, eine Unempfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und die gute Energieeffizienz. Da lässt sich schon fast vernachlässigen, dass die Beleuchtungsfarbe warmweiß nicht überall verfügbar ist.

Energieeffizienz

Klimawandel, knappe Ressourcen und Umweltvorschriften und Nachhaltigkeitsziele fördern den Wechsel zu energieeffizienten Lösungen wie LEDs. Gegenüber klassischen Glühbirnen, die mit steigender Wattzahl eine nicht unerhebliche Strommenge verbrauchen, liegen LED-Leuchten bei etwa bis zu 80 % weniger Stromverbrauch, da sie mit sehr viel geringerer Leuchtkraft eine vergleichbare Helligkeit erzielen. Das führt gleichzeitig zu einem wesentlich geringeren CO2-Ausstoß. Gleichzeitig sind die Lampen heller als Energiesparlampen, langlebiger und frei von UV- und Infrarotlicht, sodass sogar nachtempfindliche Insekten geschont werden. Schließlich ist der fehlende Quecksilbergehalt zu nennen, sodass sich LEDs ganz umweltfreundlich entsorgen lassen.

Förderung effizienter Beleuchtung

In Deutschland unterstützt unter anderem die LED-Leitmarktinitiative der Bundesregierung den Wechsel zu einer nachhaltigen Beleuchtung mit LEDs. Vor allem Kommunen profitieren von staatlichen Förderprogrammen wie günstigen KfW-Krediten („Investitionskredit Kommunen Premium – Energieeffiziente Stadtbeleuchtung“) oder Finanzierungsinstrumenten wie Contracting. Und auch Unternehmen können von den Konditionen der KfW Gebrauch machen und sich über das „ErP-Umwelt- und Energieeffizienzprogramm“ Fördermittel für die Umstellung auf eine effizientere Beleuchtung sichern.

Weitere Informationen gibt es im Internet unter:

• www.foerderdatenbank.de
• www.klimaschutz-in-kommunen.de
• www.klimaschutz.de
• www.energieeffiziente-kommune.de
• www.vditz.de
• www.kfw.de
• www.lotse-straßenbeleuchtung.de
• www.energieagentur.nrw/contracting

Längst hat die Autoindustrie die LEDs entdeckt, da diese unter anderem den Spritverbrauch gering halten und schon mit 80 Lumen je Watt so effektiv sind wie Xenonlichter. Die Wartungskosten sind gering, die Beeinträchtigung auch bei unebener Straße bleibt aus und es ist eine stufenlose Steuerung möglich.

• Autoscheinwerfer
• LED-Displaytechnik
• LED-Autobeleuchtung
• LED-Carlights
• LED-Fahrradbeleuchtung
• LED-Speichenlicht

Verkehrsbeleuchtung

Die Vorteile hier: LEDs sind auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen gut erkennbar, da sie über eine höhere Leuchtkraft verfügen. Gleichzeitig sind die Wartungsintervalle geringer und die Energiekosten sinken aufgrund des geringeren Stromverbrauches.

Dass LEDs über eine hohe Strahlkraft verfügen, zeigt seit 2011 auch die Ausleuchtung des Flughafens Innsbruck. Vierzehn Masten leuchten hier eine Fläche von 49.000 m² aus.

Eine Kombination aus Solarlampe und LED liefert Toshiba ab: Ein Panel speichert über den Tag Strom in einem Li-Ionen-Akku, nachts leuchtet die Lampe für bis zu 10 Stunden mit bis zu 3.850 Lumen Parks und Schulgelände aus – unabhängig von vorhandenen Stromkreisen.

• LED-Mastleuchten
• Straßenlaternen
• Signalanlagen

Objektbeleuchtung

Für alle Spielarten der Architekturbeleuchtung stehen inzwischen auch effiziente LED-Lösungen bereit. Vorteile sind die Unempfindlichkeit gegen Kälte, das zielgerichtete Licht, die kompakte Bauweise, die eine nahe Platzierung an der Fassade ermöglicht sowie die aus neuen Bauformen resultierenden Gestaltungsmöglichkeiten.

• Fassadenbeleuchtung
• Bodeneinbaustrahler
• Treppenbeleuchtung
• Brückenbeleuchtung
• LED-Raumbeleuchtung
• OLED-Raumbeleuchtung
• LED-Orientierungsleuchten

Haus und Garten

Die Außenbeleuchtung von Haus und Garten nimmt immer weiter zu. Zwischen 2010 und 2014 hat das Marktvolumen bei den Beleuchtungsmitteln hier um mehr als 20 % zugenommen.

Immer weiter verbreitet ist dabei die Nutzung in Anzeigegeräten wie tageslichtfähigen Großbildleinwänden, Computermonitoren und neuen TV-Geräten, in denen die Leuchten dafür sorgen, dass sich das Bild in seiner Helligkeit an die Umgebung anpasst. Und auch die Gemütlichkeit spielt eine immer größere Rolle – bei gleichzeitiger Anpassung an den Biorhythmus und die aktuelle Stimmung. Zudem lassen sich durch effiziente Beleuchtung auch die Stromkosten senken. Die Vorteile von LEDs liegen im Innen- wie im Außenbereich auf der Hand.

• Taschenlampen
• Gartenbeleuchtung
• Wegbeleuchtung
• Solarlampen
• LED-Glühbirnen
• LED- Baby-Nachtlichter
• Bodeneinbau-Strahler
• Kücheneinbaustrahler
• Schrankbeleuchtung
• Stehlampen
• Deckenleuchten
• Wandleuchten
• Tischleuchten
• LED-Fernseher
• Wegbeleuchtung
• Stufenbeleuchtung
• LED-Leuchten
• LED-Geschenkartikel
• LED-Duschkopf
• LED-Wasserhahn
• LED-Leselampe
• LED-Leuchtmittel
• LED-Klemmleuchten
• LED-Hobbylampe
• Hundehalsband
• LED-Deko-Lampen
• Energiesparlampen

Hobby und Freizeit

Vor allem im Outdoor-Bereich, aber auch bei Kinderspielzeug verbreitet sich der Einsatz von LEDs immer weiter.

• LED-Stirnlampen
• LED-Fahrradbeleuchtung
• LED-Helmlampen
• LED-Camping-Laterne
• Kinderspielzeug
• LED-Lenser

Mode

LEDs in Modeartikeln sind meist nur eine Spielerei. Sinnvoll wird deren Einsatz jedoch z. B. in Sportfunktionskleidung, die für den Gebrauch bei schlechten Sichtverhältnissen gefertigt wird.

• LED-Fashion
• LED-Kleidung
• LED-T-Shirts
• LED-Sweatshirts
• LED-Gürtelschnallen
• LED-Basecaps
• LED-Armbanduhren
• LED-Schmuck
• LED-Party-Accessoires

Effektbeleuchtung

Weihnachtsbeleuchtung und Wohnraumleuchten haben ebenfalls weiter zugelegt. Immer wieder wird den Deutschen eine gemütliche Beleuchtung der eigenen vier Wände, die über Deckenleuchten hinausgeht

• Weihnachtsbeleuchtung
• Dekorationslampen
• aufladbare akkubetriebene Dekoleuchten
• LED-Kerzen
• LED-Lichterketten
• LED-Teelichter
• Stimmungslicht mit Farbwechsel
• LED-Diskobeleuchtung
• Beleuchtungsobjekte
• Licht-Designobjekte
• LED-Echtwachskerzen
• LED-Quellbeleuchtung
• LED-Grablicht
• LED-Glaskantenbeleuchtung
• LED-Matrix
• LED-Namensschilder
• LED-Leisten
• LED-Vorhang

Berufswelt

Auch beim Zahnarzt wird heute LED-Technik genutzt: Das ultraviolette Licht, das zum Härten von Füllungen genutzt wird, stammt in der Regel aus LEDs. Auch zur Messung der Sauerstoffsättigung in Pulsoximetern oder in der Licht-Hauttherapie – auch als LED-Photorejuvenation kommen LEDs zum Einsatz. In Bildungseinrichtungen und Büros tragen LEDs hingegen zum konzentrierten Arbeiten bei, in der Pflege können sie das Wohlbefinden steigern.

• LED-Laserpointer
• LED-Baustrahler
• Kameralicht
• Litepanels
• LED-Fotobeleuchtung
• LED-Ringlicht
• LED-Flächenlicht
• LED-Videoleuchten
• LED-Studioleuchten
• LED-Flächenleuchten
• LED-Helmlampe
• LED-Werbeflächen
• OLED-Displays
• OLED-Monitore
• LED-Blitzlicht
• LED-Projektoren
• LED-Beamer
• LED-Fluter
• LED-Backlight
• organische Leuchtdioden
• LED-Anzeigen
• LED-Displays
• LED-Leuchtfolie
• LED-Farbdrucke

Was sind smarte LEDs?

Der Komfort einer Beleuchtungsanlage lässt sich durch ein intelligentes Lichtmanagement weiter erhöhen. Das Licht von Monitoren und Fernsehern passt sich automatisch an das Umgebungslicht an oder farbige Inszenierungen erhöhen den Komfort. Smarte LEDs bieten zu jeder Zeit das passende Licht. Ein weiterer Vorteil: Durch moderne Steuerungssysteme ergibt sich beim Einsatz von LEDs ein Sparpotenzial von bis zu 75 %. Dabei bieten die intelligenten Steuerungssysteme gleich vier Vorteile:

• Anpassung der Beleuchtung an unterschiedliche Arbeiten oder Tageszeiten
• dynamische Steuerung von Lichtfarben und Helligkeit
• Kosten- und Energieeinsparung durch tageslichtabhängige Regelung
• hohe Flexibilität in der Steuerung einzelner Leuchten, Räume und komplexer Gebäudeanlagen sowie von Lösungen für Straßen und Außenanlagen

Die Lampen lassen sich in verschiedene Heimnetze integrieren und können in Zusammenarbeit mit Smartphones oder Tablets mit Timern versehen, über das Internet angesteuert oder programmiert werden. So sind morgendliche künstliche Sonnenaufgänge im Schlafzimmer ebenso möglich wie die Disco abends im Wohnzimmer.

Quelle: Statista-Umfrage

https://de.statista.com/statistik/daten/studie/647010/umfrage/umfrage-zur-attraktivitaet-von-smart-light-in-deutschland/

Steuerung intelligenter LED-Systeme

Einen globalen, kabellosen Standard zur Steuerung von der heimischen Beleuchtung bietet Zigbee. Die einzelnen Geräte werden über ein Gateway angesprochen. Die Vorteile: eine praktisch unendliche Anzahl von Geräten im Netzwerk, die Fernsteuerung per Internet-Zugang und eine 128-Bit-Verschlüsselung, die ausreichend Sicherheit vor Hackern bietet. Da die einzelnen Geräte untereinander kommunizieren, muss nicht jeder Teilnehmer in unmittelbarer Reichweite der Steuerung sein. Hersteller wie GE, Greenwave, OSRAM Sylvania und Philips unterstützen den Standard.

Über die Web-Oberfläche des französischen Anbieters Pluzzy lassen sich alle Zigbee-Geräte auf einmal steuern – ganz egal, ob Bewegungssensoren, Temperatursensoren oder Steckdosen. Hier lassen sich Zeitpläne erstellen und der Stromverbrauch einzelner Geräte einsehen.

Ebenso einfach ist eine analoge 1-10 V-Steuertechnik, die nicht nur das Dimmen, sondern auch dynamische Farbszenen unterstützt. Man braucht nur einen Sequenzer und Signalempfänger in den Leuchten selbst oder in Verteilerdosen. Das Licht lässt sich per Multifunktionsschalter oder Fernbedienung ganz einfach einstellen.

Standards in der Gebäudeautomation sind jedoch die digitalen Systeme wie KNX & DALI. Hier sind jedoch zusätzliche Stromleitungen für die Steuerung notwendig. Während DALI oft zum Dimmen von Lampen genutzt wird, kann das System auch andere Geräte ansprechen. Die richtige Ausstattung ermöglicht die komplette Steuerung eines Gebäudes über KNX, auch über das Smartphone oder per Tablet. Aufwendiger hingegen ist die komplexe Lösung DMX, das vor allem in der Veranstaltungstechnik zum Einsatz kommt, sich jedoch auch in Gebäudesystemen einsetzen lässt.

Es bedarf nicht immer einer komplizierten Steuerung: Lampen von Megamans Ingenium-System lassen sich ganz einfach per Bluetooth ansteuern, gruppieren und dimmen. Der einzige Nachteil: eine begrenzte Reichweite von maximal 10 Metern.

Lichttrends 2017

Der Lampentrend 2017 geht definitiv in Richtung Opulenz: Lampen werden nicht mehr einzeln, sondern gleich als ganze Armadas kombiniert und in Schwärmen aufgehängt. Puristen kommen dabei unter Umständen nicht auf ihre Kosten.

Ein weiterer Trend sind diffuse Lichtquellen: Lampenschirme mit unzähligen kleinen Poren, die ein sanftes, warmes Licht verströmen, oder hypermoderne LED-Designlampen.

Beim Design erhält außerdem der Upcycling-Trend Einzug: Aus gebrauchten Alltagsgegenständen werden Lampen: Fahrrad-Räder als Schreibtischlampen, Skateboards als hippe Wandbeleuchtungen. Hinzu kommen extravagante Designs aus Materialien wie Beton oder Designs, die erst auf den zweiten Blick als Lampe erkennbar sind.

Retrofit-LEDs ersetzen zunehmend die klassischen Glühbirnen, indem LED-Leuchten mit E27-Fassungen ausgestattet werden. Zudem sind die LEDs kreisförmig angeordnet, um die umlaufende Strahlung klassischer Glühlampen zu imitieren. Wenngleich die Birnen länger haltbar und energiesparend sind: Ein Problem ist das gelegentliche Flackern und andere Störungen, die durch die alte Installationsart der neuen Lampen entsteht.

Im Bereich der smarten LEDs zeigen sich aktuell einige Trends, wobei die Entwicklung rasend schnell voranschreitet:

• Osram hat eine Arbeitsleuchte vorgestellt, die über zwei einzelne, unabhängig voneinander steuerbare Dimmelemente verfügt. Während das eine warmweißes Licht auf die Arbeitsplatte sendet, regt auf der Rückseite ein kaltweißes Licht den Körper zum Aussenden von Botenstoffen an. Das Ergebnis: Wir fühlen uns bei der Arbeit wohler und sind konzentrierter.
• Über einen speziellen Lichtschalter aus dem Hause Philips lassen sich Szenen-Einstellungen für Hue-Lampen speichern – ganz ohne Kabel und Batterien.
• Verbatim hat mit der VxRGB Candle eine Kerzenimitation besonderer Güte auf den Markt geworfen: Im Vergleich zur Konkurrenz wirkt das Angebot sehr natürlich.
• Hersteller entwickeln aktuell Glühlampen, bei denen sich der Weißton dimmen lässt.

Grundsätzlich wird bei der Steuerung der LEDs eine weitere Anpassung an den Biorhythmus des Menschen erfolgen.

OLEDs

LG hat zuletzt eine Tischlampe mit OLED-Panels vorgestellt, die über Bluetooth mittels Smartphone steuerbar ist. Diese flächigen, organischen Leuchtdioden eröffnen gänzlich neue Beleuchtungsmöglichkeiten. Wenngleich der Name ähnlich ist, sind sie keine klassischen LEDs, sondern nutzen organische Halbleiter zur Lichterzeugung. Der Strom einer OLED fließt durch eine hauchdünne organische Schicht, die aus kleinen Molekülen (smOLED), zunehmend auch aus langkettigen Polymeren (pOLEDs) gefertigt sind. Dabei verfügen die OLEDs über zahlreiche Vorteile:

• Sie sind extrem dünn.
• Sie geben gleichmäßiges, weitgehend blendfreies Licht mit hoher Farbwiedergabe ab.
• Sie bringen sofort volle Leistung, lassen sich stufenlos dimmen und sind flexibel in der Farbsteuerung.
• Sie lassen sich wie ein Baustoff in andere Materialien einfügen. Tagsüber sind sie transparent oder diffus und leuchten abends taghell.
• Im Labor erreichen OLEDs fast die Effizienz von Leuchtstofflampen.
• Sie können nahe an empfindliche Materialien gebracht werden, beim Berühren besteht keinerlei Verbrennungsgefahr.
• Sie enthalten keine Giftstoffe und sind recyclefähig.

Fazit

Die Vorteile von LEDs gegenüber klassischen Glühbirnen sind enorm. Kein Wunder, dass sich die Einsatzbereiche permanent erweitern und die Leuchtdioden die altbekannten Leuchtmittel immer mehr verdrängen. Besonders lohnt sich für Privatanwender sicher eine Kombination im Smart Home-Bereich – so lassen sich die Energiekosten bei gleichzeitig optimaler Ausleuchtung weiter reduzieren. So oder so empfiehlt es sich, lieber auf Qualitätsprodukte zu setzen als die Mülltonne mit Billigwaren unnötig zu füttern. Gute LEDs zeichnen sich aus durch

• eine optimale Lichtqualität mit ausgewogenen und hoher Lichtausbeute
• eine lange Lebensdauer
• minimale Frühausfälle
• Angabe des Herstellers
• einen problemlosen Ersatz in gleicher Lichtqualität
• einer effektiven und sicheren Wärmeableitung, die LEDs nicht zu heiß werden lässt
• einen guten Wartungswert
• elektrische Sicherheit

Wer sich nicht sicher ist, greift am besten zu einer Lampe mit einem GS- oder einem ENEC-Prüfzeichen. Beide werden vom VDE bzw. vom TÜV vergeben. Das EMV-Zeichen garantiert zudem elektromagnetische Verträglichkeit von Leuchten und Betriebsgeräten.