LED Technik: Funktionsweise, Treiber, Kühlung & Chipvergleich
Das Wichtigste auf einen Blick
- Chip-Typen:COB vs. SMD — COB für hohe Leistung, SMD für flexible Designs
- Treiber: Konstantstrom (CC) für Hochleistungs-LED, Konstantspannung (CV) für LED-Streifen
- Lebensdauer: 25.000-100.000 h — abhängig von Temperatur, Strom und Qualität
- Binning: Sortierung nach Farbe und Helligkeit für gleichmäßige Qualität
Inhaltsverzeichnis
1. Wie funktioniert eine LED?
Eine LED (Light Emitting Diode) erzeugt Licht durchElektrolumineszenz: Elektronen rekombinieren an einem p-n-Übergang in einem Halbleiterkristall und geben dabei Energie in Form von Photonen (Licht) ab.
LED vs. traditionelle Lichtquellen
Glühbirne
Glühdraht 95% Wärme, 5% Licht. Effizienz: ~13 lm/W
Leuchtstoffröhre
UV-Anregung von Phosphor. Effizienz: ~80 lm/W / Quecksilber!
LED
Direkter Halbleiter-Effekt. Effizienz:80-220 lm/W
2. COB vs. SMD — Chip-Typen
COB (Chip on Board)
Mehrere LED-Chips direkt auf einem Substrat — eine homogene Lichtfläche.
- Hohe Lichtleistung pro Fläche
- Gleichmäßiges Lichtbild
- Ideal für Spots & Downlights
- Mehr Wärmeentwicklung
- Einzelne Chips nicht tauschbar
Einsatz: Spots, Strahler, Industriebeleuchtung
SMD (Surface Mount Device)
Einzelne LED-Chips auf Platine gelötet — flexible Anordnung.
- Flexible Formfaktoren
- RGB und RGBW möglich
- Standard für LED-Streifen
- Gute Wärmeverteilung
- Sichtbare Einzelpunkte möglich
Einsatz: Panels, Streifen, Röhren, Leuchten
3. Treiber & Netzteile
LEDs brauchen einenTreiber (Driver), der die Netzspannung (230V AC) in die benötigte Gleichspannung/-strom umwandelt. Die Wahl des richtigen Treibers ist entscheidend für Lebensdauer und Lichtqualität.
| Eigenschaft | Konstantstrom (CC) | Konstantspannung (CV) |
|---|---|---|
| Ausgang | z.B. 350mA, 700mA | z.B. 12V, 24V DC |
| Für | Hochleistungs-LEDs, COB | LED-Streifen, Module |
| Dimmen | DALI, 1-10V, PWM | PWM, TRIAC (bedingt) |
| Effizienz | 85-95% | 80-92% |
Wichtig: Halogen-Trafos nicht für LEDs!
Alte Halogen-Trafos haben eineMindestlast, die LEDs oft nicht erreichen. Folgen: Flackern, Brummen, vorzeitiger Ausfall. Immer LED-kompatible Treiber verwenden! →Brauche ich einen LED-Trafo?
4. Kühlung & Thermal Management
LEDs erzeugen zwar weniger Wärme als Glühbirnen, aberWärme ist der größte Feind der LED-Lebensdauer. Steigt die Sperrschichttemperatur über 120°C, beschleunigt sich der Lichtstromrückgang massiv.
Temperatur & Lebensdauer
Faustregel: 10°C mehr ≈ halbe Lebensdauer
Thermal Management Ressourcen
5. Lebensdauer & Degradation
LED-Lebensdauer wird alsL70/B50 angegeben: Der Zeitpunkt, an dem 50% der LEDs noch mindestens 70% ihres ursprünglichen Lichtstroms haben. Hauptfaktoren:
Faktoren, die Lebensdauer verkürzen
- Hitze: Schlechte Kühlung, Einbau ohne Belüftung
- Überstrom: Falscher Treiber, zu hoher Betriebsstrom
- Schalthäufigkeit: Häufiges Ein/Aus (bei minderwertigen Treibern)
- Feuchtigkeit: Falsche IP-Schutzart für den Einsatzort
Faktoren, die Lebensdauer verlängern
- Gute Kühlung: Aluminium-Kühlkörper, Belüftung
- Qualitäts-Treiber: Markenhersteller, niedrige Ripple
- Dimmen: Betrieb bei 70-80% verlängert Lebensdauer deutlich
- Binning: Hochwertig sortierte Chips