Lebensdauer von LED: L70, L80 und L90 erklärt

Lichtstromrückgang: die LED geht nicht aus, sie wird schwächer

Eine Glühlampe oder Entladungslampe fällt eines Tages einfach aus. Eine LED tut das selten. Der Chip verliert allmählich Lichtstrom, weil die Phosphorschicht altert und die Optik leicht vergilbt. Diesen Vorgang nennt man Lichtstromrückgang. Er verläuft so langsam, dass niemand ihn bemerkt, bis eine Messung zeigt, dass nur noch 65 Prozent des ursprünglichen Beleuchtungsniveaus vorhanden sind.

Deshalb spricht man bei LED nicht von 'fällt aus nach', sondern von 'liefert noch so viel Prozent nach'. Der L-Wert hält das fest. L70 bedeutet, dass die Leuchte nach der angegebenen Stundenzahl noch 70 Prozent ihres ursprünglichen Lichtstroms liefert, L80 noch 80 Prozent und L90 noch 90 Prozent. Eine Angabe wie L80 bei 50.000 Stunden sagt also: nach 50.000 Brennstunden ist der Lichtstrom von beispielsweise 15.000 auf 12.000 Lumen gesunken.

Oft folgt ein B-Wert. B10 bedeutet, dass höchstens 10 Prozent der Leuchten unter der Grenze liegen, B50, dass es die Hälfte ist. L80B10 bei 50.000 Stunden ist damit eine strengere Angabe als L80B50 bei gleicher Stundenzahl. Fehlt der B-Wert, gehen Sie von B50 aus: dem Median.

So kommen Hersteller auf 50.000 oder 100.000 Stunden

Niemand testet eine Leuchte 100.000 Stunden, das sind mehr als elf Jahre Dauerbetrieb. Die Zahlen sind eine Extrapolation, und dafür gibt es zwei Normen. LM-80 schreibt vor, wie die LED-Chips (nicht die Leuchte) gemessen werden: mindestens 6.000 Stunden, bei mehreren Lötpunkttemperaturen, meist 55 und 85 Grad plus eine dritte nach Wahl. Chiphersteller wie Lumileds, CREE und Bridgelux veröffentlichen diese Berichte.

TM-21 legt anschließend fest, wie weit Sie diese Messdaten fortschreiben dürfen: höchstens auf das Sechsfache der Testdauer, bei ausreichend großer Stichprobe. Ein Test über 6.000 Stunden rechtfertigt eine Angabe bis 36.000 Stunden, ein Test über 10.000 Stunden bis 60.000 Stunden. Alles darüber gilt nach TM-21 als berechneter Wert und nicht als berichteter Wert. Eine Angabe von 100.000 Stunden L70 ist also nur belastbar, wenn der Chip gut 16.000 Stunden getestet wurde (100.000 geteilt durch sechs). Und selbst dann gilt der Wert für den Chip, nicht automatisch für die komplette Leuchte.

Fragen Sie bei einem Datenblatt deshalb immer nach drei Dingen: dem L- und B-Wert, der Stundenzahl und der Temperatur (Tc oder Ts), bei der das gilt. Eine Angabe ohne Temperatur ist nicht vergleichbar.

Die Temperatur wiegt am schwersten

Von allen Faktoren wiegt die Sperrschichttemperatur Tj des LED-Chips am schwersten. Je wärmer der Chip, desto schneller der Lichtstromrückgang. Ein Chip, der bei 55 Grad L80 nach 60.000 Stunden erreicht, kann das bei 85 Grad schon nach der Hälfte dieser Stunden erreichen. Deshalb liegen die LM-80-Kurven je Temperatur so weit auseinander.

Drei Dinge bestimmen diese Temperatur: die Umgebungstemperatur unter dem Dach (in einer Stahlhalle im Sommer leicht 40 Grad), der Kühlkörper der Leuchte und der Strom durch die Chips. Eine Leuchte mit hoher Effizienz, wie die ATRIA Hallenstrahler mit bis zu 180 lm/W, setzt bei gleichem Lichtstrom weniger Leistung in Wärme um und bleibt dadurch kühler. Dimmen hilft ebenfalls: eine Leuchte, die mit 70 Prozent läuft, bleibt spürbar kühler und hält länger.

Achten Sie deshalb auf die angegebene Umgebungstemperatur (Ta). Steht dort höchstens 45 Grad und hängt die Leuchte über einem Ofen oder unter einem unbelüfteten dunklen Dach, gilt die Lebensdauerangabe nicht mehr.

Das Betriebsgerät fällt meist vor der LED aus

Wer eine ausgefallene Leuchte öffnet, findet fast immer ein defektes Betriebsgerät und gesunde LEDs. Der Treiber enthält Elektrolytkondensatoren, und die trocknen durch Wärme aus: Als Faustregel halbiert sich ihre Lebensdauer mit je 10 Grad höherer Temperatur. Treiberhersteller wie Meanwell und Tridonic geben deshalb eine Lebensdauer bei einer Gehäusetemperatur Tc an, oft kürzer als die angegebene Lebensdauer des LED-Moduls. Und anders als die LED fällt ein Treiber abrupt aus: die Leuchte ist auf einen Schlag dunkel.

Für Sie heißt das: Schauen Sie im Datenblatt nicht nur auf den L70-Wert der LED, sondern auch auf Lebensdauer und Tc des Betriebsgeräts. In der Straßenbeleuchtung ist es praktisch, wenn der Treiber separat getauscht werden kann. Die Straßenleuchten der Serie VIA gibt es in Ausführungen mit separatem Treiber sowie mit DALI-2 oder D4i, passend für Lichtmasten mit 60 mm Zopfmaß. So tauschen Sie bei einer Störung nach zehn Jahren den Treiber und lassen die Leuchte auf dem Lichtmast.

Was das für Ihre Lichtplanung bedeutet

Die Normen für Arbeitsstätten (EN 12464-1) und Straßenbeleuchtung (EN 13201) schreiben einen Wartungswert der Beleuchtungsstärke vor: das Niveau, das auch am Ende des Wartungsintervalls noch erreicht werden muss. Ein Lager, das 200 Lux benötigt, muss am ersten Tag also mehr bekommen. Dafür dient der Wartungsfaktor (MF): der erwartete Lichtstromrückgang multipliziert mit der Verschmutzung von Leuchte und Raum.

Wählen Sie ein Intervall von 50.000 Stunden und eine Leuchte mit L80 bei diesen Stunden, rechnen Sie mit 0,8 für den Lichtstromrückgang, in einem sauberen Raum mal etwa 0,9 für die Verschmutzung, also einem MF von 0,72. Für 200 Lux Wartungswert planen Sie dann mit rund 280 Lux Neuwert. Eine Leuchte mit L90 bei gleicher Stundenzahl spart sofort gut zehn Prozent bei der Anzahl der Leuchten oder bei der Leistung. So zahlt sich ein besserer L-Wert in der Lichtberechnung aus.

Austauschplanung: von Stunden zu Jahren

Rechnen Sie die Stunden auf Ihre Situation um. Ein Lager im Einschichtbetrieb brennt etwa 2.500 bis 3.000 Stunden im Jahr, im Zweischichtbetrieb rund 5.000 Stunden, eine Produktionshalle im Dauerbetrieb 8.760 Stunden. Straßenbeleuchtung brennt in den Niederlanden etwa 4.000 Stunden im Jahr. Eine Leuchte mit L80 bei 50.000 Stunden liegt in einer Dauerbetriebshalle also nach knapp sechs Jahren bei 80 Prozent, auf einem Lichtmast erst nach gut zwölf Jahren.

Planen Sie auf dieser Basis einen Gruppenaustausch statt einzelner Leuchten: einmal eine Hubarbeitsbühne, eine neue Lichtberechnung und ein gleichmäßiges Lichtbild. Halten Sie bei der Übergabe die gemessenen Luxwerte fest, dann messen Sie nach fünf Jahren objektiv, ob der Rückgang zur Angabe passt. Lichtplein liefert ausschließlich an Unternehmen, gewährt bis zu 5 Jahre Garantie auf Leuchten und bietet Projektpreise ab 100 Stück.

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