Kategorie: Andere Lampen

Moderne Lichtquellen und effiziente Steuerungsmöglichkeiten verbrauchen wenig Energie und entlasten damit die Umwelt.
Deswegen werden sie oft als „Grün“ bezeichnet. Aber was macht diese „grüne“ Lichttechnik eigentlich aus?
Und warum ist die LED ein wesentlicher Baustein zu nachhaltigem Licht?

Was ist Nachhaltigkeit?

Nachhaltigkeit ist ein sehr weit gefasstes Konzept.

Ursprünglich hat Hans-Karl von Carlowitz die Regel der Nachhaltigkeit vor 300 Jahren aufgestellt:

Es dürfen nur so viele Bäume gefällt werden, wie auch nachwachsen können.

Man könnte auch sagen:

Es geht um ein Gleichgewicht und einen Erhalt.

Der Mensch muss sich bewusst sein, dass sein Handeln Auswirkungen auf die Umwelt hat.

Was hat LED Beleuchtung mit Nachhaltigkeit zu tun?

Mit jeder eingesparten Kilowattstunde Strom sinkt der Ausstoß der Kohlendioxid-Emission.
Insbesondere in der Industrie wenden Unternehmen bis zu 20% ihres gesamten Energieverbrauchs nur für die Beleuchtung auf.
Im Groß- und Einzelhandel sind es sogar bis zu 70%.
Dabei ist Energiesparen eine der wirksamsten und einfachsten Maßnahmen für den Klimaschutz.
Die LED trägt einen wesentlichen Teil zur Nachhaltigkeit bei.

Ein sparsamer Verbrauch hilft dabei, dass weniger Kraftwerke gebaut und weniger wertvolle Ressourcen verbraucht werden.

Das Beratungsunternehmen McKinsey veröffentlichte erstmals im August 2011 dazu die Studie „Lighting the way: Perspectives on the global lighting market“.

Darin stellten sie fest, dass LED Beleuchtungslösungen im Vergleich zu anderen Klimaschutzmaßnahmen zukünftig das höchste CO2-Einsparpotenzial haben.

Die Studie kam letztendlich zu folgendem Ergebnis:

Wenn eine Tonne CO2 eingespart wird, ist es durch LED um ein Fünftel günstiger, als wenn die gleiche Menge durch den Einsatz von Solaranlagen eingespart wird.

Mythos: Durch ihre aufwendige Herstellung schaden LEDs der Umwelt

Insgesamt weisen LEDs die beste Ökobilanz aller Lichttechnologien auf.

In eine Ökobilanz fließen alle Faktoren mit ein: wesentliche Belastungen die bei Herstellung, Verpackung, Transport, Entsorgung und Nutzung entstehen.

Die Nutzungsphase hat dabei den größten Einfluss auf die Umwelt. Jede Kilowattstunde Strom die eine Leuchte verbraucht, wird überwiegend von Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerke erzeugt.

Das belastet die Umwelt so stark, dass Produktion, Transport und Entsorgung verglichen mit dem Stromverbrauch zweitrangig sind.

LEDs haben eine außerordentlich hohe Lebensdauer bei geringem Stromverbrauch. Allein Halogenlampen belasten die Umwelt beispielsweise bis zu 5 Mal mehr als LEDs.

Ökodesign-Richtlinie (ErP): Energiesparen ist Pflicht

Die europäische und deutsche Gesetzgebung verpflichtet zunehmend Unternehmen, private Haushalte und Kommunen zu einem smarten Umgang mit Energie.

Dadurch werden in Europa schrittweise ineffiziente (stromfressende) Geräte aus dem Verkehr gezogen.

Energieverschwender wie Glühbirnen, HQL-Lampen und Hochvolt-Halogenlampen wurden dadurch bereits stufenweise vom Markt genommen.

Sie dürfen nicht mehr hergestellt oder in den Verkehr gebracht werden.

Entsorgung spielt eine wichtige Rolle

Zum nachhaltigen Umgang mit Ressourcen zählt ebenso die Wiederverwertung von Rohstoffen. Traditionelle Lichtquellen enthalten Schadstoffe wie zum Beispiel Quecksilber. Sie sind sowohl für den Menschen als auch für die Umwelt äußerst schädlich und müssen als Sondermüll entsorgt werden.

LEDs hingegen sind konform mit der RoHs-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances). Sie dient der Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in elektronischen Geräten. Die Richtlinie verbietet den Einsatz von 6 gefährlichen Stoffen (u.a. Blei, Quecksilber und Cadmium).

Seit 2011 ist die Einhaltung der RoHs-Richtlinie Voraussetzung für die CE-Kennzeichnung. Durch die Anbringung der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller bzw. der Inverkehrbringer, dass das Produkt den europäischen Richtlinien entspricht.

In LEDs sind kleine elektrische Komponenten enthalten. Dadurch fallen sie unter das Elektrogesetz (ElektroG). Etwa 90% der enthaltenen Materialen der LED können recycelt und wiederverwendet werden.

Wie werden LEDs recycelt?

Mit modernen Verfahren werden die Bestandteile der LED beim Recycling sauber voneinander getrennt.

LEDs bestehen zu 88% aus Glas oder Kunststoffen, zu 5% aus verschiedenen Metallen und zu 7% aus anderen Werkstoffen.

Einige der enthaltenen Metalle wie Indium, Gallium und Metalle der Seltenen Erden sind für das Recycling sehr wertvoll. Deswegen löst man sie aus den elektrischen Komponenten heraus, um sie anschließend wiederzuverwenden.

Transformatoren und Halbleiter können wie jedes andere elektronische Gerät recycelt werden.

Lichtverschmutzung

Lichtverschmutzung bezeichnet die Aufhellung des Nachthimmels durch künstliche Lichtquellen. Häufig ist auch von Lichtsmog die Rede.

Da sich das Licht in der Atmosphäre streut, ist der Anblick des Sternenhimmels dadurch behindert. Insbesondere in Ballungsräumen tritt dieser Fall auf und sogenannte Lichtkegel werden über den Städten sichtbar.

Wie massiv die künstliche Beleuchtung den Nachthimmel erhellt, wird im Weltatlas der Lichtverschmutzung dokumentiert.

In Europa und den USA lebten 2016 bereits 99 % der Bevölkerung unter einem lichtverschmutzten Himmel, weltweit sind es 83% der Bevölkerung. Insbesondere in Westeuropa gibt es kaum noch Gegenden, in denen der Nachthimmel nicht durch künstliche Beleuchtung erhellt wird. Nur in Norwegen, Schweden und Schottland sowie einigen Gegenden in Österreich und Spanien lässt sich der Sternenhimmel noch erleben.

Verursacht wird die Lichtverschmutzung durch große Industrieanlagen, Straßenbeleuchtung, Flutlichtanlagen in Sportstätten, Leuchtreklame (die dauerhaft in Betrieb ist) und beleuchtete Sehenswürdigkeiten.

Im Bundesland Bayern traten nun seit 2019 zwei neue Gesetze zur Eindämmung der Lichtverschmutzung in Kraft. Darin wird es u.a. verboten, öffentliche Gebäude von 23 Uhr bis zur Morgendämmerung zu beleuchten.

Dabei geht ein großer Teil der Lichtverschmutzung auf schlecht konstruierte oder ineffektiv installierte Lichtquellen zurück.

Bei der Straßenbeleuchtung kommt es darauf an das künstliche Licht besser abzuschirmen. Dadurch lässt sich verhindern, dass das Licht übermäßig nach oben oder in alle anderen Richtungen streut.

Moderne LED Straßenleuchten lassen sich im Vergleich zu konventionellen Leuchten besser auf eine bestimmte Flächen und insbesondere nach unten richten.

Durch die Anbindung von Sensoren ist es möglich das Licht nur dann zuzuschalten, wenn wirklich Bedarf besteht.

Speziell für kurze Schaltzyklen eigenen sich LED. Sie haben keine Zündpause oder Einbrennzeit wie konventionelle Gasentladungslampen.

Licht ist Leben und eine wertvolle Ressource.

Es lässt uns Farben erkennen und strukturiert unseren Alltag.

Licht ist eines der spannendsten Dinge und ermöglicht uns Menschen überhaupt erst das Leben, dass wir alle kennen und lieben.

Selbst berühmte Wissenschaftler, wie Albert Einstein und Isaac Newton waren davon fasziniert. Licht ist für uns Menschen selbstverständlich geworden. Schließlich ist es einfach immer da wie die Luft, die wir atmen.

Die Geschichte des Lichts

Bis weit in die Neuzeit war weitgehend unklar, was Licht ist. Viele berühmte Köpfe zerbrachen sich den Kopf darüber und stellten die wildesten Theorien auf.

Pythagoras glaubte beispielsweise, dass den Menschen heiße Sehstrahlen aus den Augen kämen, die von anderen Objekten zurückgedrängt werden.

(Wenn das so wäre, könnte der Mensch übrigens problemlos im Dunkeln sehen.)

Galileo Galilei beschäftigte sich auch mit Licht. Er versuchte als einer der Ersten, die Geschwindigkeit zu messen mit der sich Licht ausbreitet – leider erfolglos.

Diesen Erfolg hatte später der dänische Astronom Ole Rømer im Jahr 1675, indem er die Jupitermonde beobachtete. Die Abweichung seiner Messdaten betrug zwar rund 30 %, doch immerhin gelang ihm der Nachweis, dass sich Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet.

Im 17. Jahrhundert entwickelte dann schließlich Isaac Newton seine Korpuskeltheorie. Darin beschrieb er, dass Licht aus kleinsten Korpuskeln (Körperchen) bestehen müsse. Er versuchte die Ausbreitung von Licht anhand kleiner Teilchen zu erklären.

Die Theorie half ihm dabei, die Reflexion von Licht zu verstehen, erklärte aber die anderen optischen Phänomene (wie die Beugung) nicht. Seine Theorie wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts erneut aufgegriffen, jedoch schließlich widerlegt.

1864 erbrachte dann Michael Faraday als Erster den Nachweis, dass Licht und Magnetismus physikalisch miteinander verbunden sind. Er entdeckte den magnetoptischen Effekt, der noch heute als Faraday-Effekt bezeichnet wird.

James Clerk Maxwell formulierte dann 1864 die Grundgleichungen der Elektrodynamik und erkannte, dass die Existenz freier elektromagnetischer Wellen dadurch vorhergesagt wurde.

Da diese Wellen die gleiche Ausbreitungsgeschwindigkeit wie die bekannte Lichtgeschwindigkeit hatte schloss er daraus, dass Licht wohl eine elektromagnetische Welle sei.

Maxwell vermutete jedoch (so wie alle Physiker damals), dass sich Wellen nicht im leeren Raum existieren können. Damals nannte man das Medium, das den Weltraum ausfüllen müsse schlichtweg Äther.

Die darauf aufbauende elektromagnetische Lichttheorie schien damit zu Beginn des 19. Jahrhunderts beinahe alle Fragen zum Licht beantwortet zu haben. Da sich der Äther trotz mehreren Experimenten nicht nachweisen ließ, öffnete das den Weg zur speziellen Relativitätstheorie.

Eine neue, radikalere Sichtweise des Lichts entstand, gestützt durch die Quantenhypothese von Albert Einstein und Max Planck.

Der Kern dieser These ist der Welle-Teilchen-Dualismus.

Er beschreibt Licht nicht ausschließlich als Welle oder Teilchen, sondern als Quantenobjekt.

Demnach ist Licht eine Welle, die in kleinen Stößen (Quanten) ausgesendet wird.

Auf dieser Basis entstand Anfang des 20. Jahrhunderts schließlich die Quantenphysik und später die Quantenelektrodynamik, die bis heute unsere Auffassung von Licht prägt.

Licht ist Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung.

Im engeren Sinne betrachtet, ist Licht genau der Teil der Strahlung, den wir Menschen mit den Augen erfassen können.

Im weiteren Sinne umfasst Licht auch elektromagnetische Wellen, die der Mensch nicht wahrnehmen kann. Dazu gehören kurze Wellenlängen (Ultraviolett) und größere Wellenlängen (Infrarot, Rundfunk- und Radarwellen).

Nach dem Modell der Wellenoptik breitet sich Licht von einer strahlenden Quelle – wie zum Beispiel einer LED oder der Sonne – wellenförmig aus. In etwa, als wenn Sie einen Stein in einen See werfen und beobachten, wie sich die wellenförmigen Bewegungen des Wassers ausbreiten.

Die Strahlenoptik beschreibt Licht hingegen als eine geradlinige Ausbreitung durch „Lichtstrahlen“.

In der Quantenphysik wird Licht hingegen als ein Protonenstrom („Lichtteilchen“) beschrieben.

Wie entsteht Licht?

Licht entsteht durch die Umwandlung von Energie.

In der Sonne entsteht Licht durch das Verschmelzen von Wasserstoffatomen zu Helium.

In einer Glühlampe wird der Wolframfaden durch elektrischen Strom erhitzt, bis er glüht.

Bei LED – Leuchten wird Licht durch ein Halbleitermaterial erzeugt.

Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts liegen zwischen 380 (violett) – 780 Nanometer (rot).

Innerhalb dieses Bereichs liegen alle Farben, die wir sehen können. Man nennt es das sichtbare Spektrum oder auch Lichtspektrum.
Jede Spektralfarbe entspricht einer bestimmten Wellenlänge.
Zum Beispiel sind rote Farbwellen sehr lang, während blaue Farbwellen eher kurz sind.
Dazwischen sind die Farbeindrücke fließend: von Blauviolett bis Orange.

Das Spektrum können Sie am besten an einem Regenbogen beobachten:

Scheint Sonnenlicht durch eine Regenwolke, wird das Licht in seine einzelnen Bestandteile aufgespalten.

Außerhalb dieses Bereichs kann das menschliche Auge keine Strahlung wahrnehmen, deswegen sind Röntgen-, Ultraviolett-, Infrarot- und Gammastrahlen für uns nicht sichtbar.

Sir Isaac Newton entdeckte 1671, dass sich das weiße Sonnenlicht aus 5 Farben zusammensetzt: Violett, Blau, Grün, Gelb und Rot.

Bei seinen Experimenten richtete Newton einen dünnen Lichtstrahl durch ein Loch in einem Fensterladen in einen dunklen Raum.
Dieser traf auf ein Glasprisma und projizierte die austretenden Strahlen auf die gegenüberliegende Wand.

Dadurch wurde das Lichtspektrum sichtbar und Newton erkannte, dass sich weißes Licht aus allen Spektralfarben zusammensetzt.

Was hat Licht mit Farben zu tun?

Natürliche Farben sind relativ. Der Mensch kann nur die Farben sehen, die in einer bestimmten Beleuchtungssituation reflektiert werden.

Licht spielt auch eine große Rolle bei der Wahrnehmung der Farbe durch unsere Augen. Die Lichtquelle bestimmt, wie unsere Augen die Farbe sehen. Der Mensch nimmt Farben bzw. farbige Gegenstände nur dann wahr, wenn die entsprechenden Farben auch im Spektrum der Lichtquelle vorhanden sind.

Fällt Licht auf ein Objekt, wird ein Teil des Spektrums von der Oberfläche absorbiert und ein anderer Teil reflektiert. Unser Auge nimmt aber nur die reflektierten Farben wahr. Ein Objekt wird zum Beispiel von uns als grün wahrgenommen, weil die Wellen des grünen Lichts reflektiert werden und in unser Auge gelangen.

Sonnenlicht enthält alle Spektralfarben, deswegen lässt es auch die Farben der beleuchteten Gegenstände ungekünstelt aussehen. Oder anders ausgedrückt: Die Farbwiedergabe ist optimal.

Ein einfaches Beispiel:

Betrachten wir ein rotes Hemd im Sonnenlicht, erscheint uns die Farbe sehr natürlich.

Wenn wir es dann aber mit hineinnehmen und das Hemd unter einer Leuchte betrachten, erscheint uns die Farbe vermutlich dunkler.

Das liegt an der veränderten Farbwiedergabe der Lichtquelle.

Es gibt neben der Sonne auch andere Lichtquellen mit sehr guten Farbwiedergabeeigenschaften: Halogenlampen, Leuchtstofflampen und an allererster Stelle die LED.

Natriumdampf-Niederdrucklampen (eine konventionelle Straßenlampe, die gelbes Licht ausstrahlt) fehlen hingegen die Spektralfarben Blau, Grün und Rot. Deshalb erscheinen von ihnen beleuchtete Gegenstände in einem unifarbenen gelben Licht.

Fun Fact

Werden alle Farben reflektiert, so erscheint der Gegenstand weiß.
Werden alle Farben absorbiert, so erscheint der Gegenstand schwarz.

Schon gewusst?

Wussten Sie zum Beispiel, dass sich durch Licht Hinweise auf Atmosphäre und Vegetation von fremden Planeten bestimmen lassen?

Das Very Large Telescope in Chile enthält neben hochauflösenden Kameras auch einen sog. Spektrografen, der das empfangene Licht in seine verschiedenen Wellenlängen aufspalten kann.

Oder einfach ausgedrückt: Er zerlegt das Licht in seine Bestandteile.

Und es kommt noch besser:

Der hochauflösende Spektograf zeigt, dass manche Wellenlängen im Farbspektrum der Sonne fehlen. Diese fehlenden Wellenlängen werden Absorptionslinien genannt.

Klingt erstmal nicht so spektakulär, aber:

Diese dunklen Linien entstehen, weil Atome in den äußeren Schichten der Sonne bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren. Insbesondere für die Astronomie sind die Absorptionslinien wichtig, denn: verschiedene Atome und Moleküle absorbieren jeweils ganz bestimmte Wellenlängen. So entsteht ein individueller Fingerabdruck für jedes chemische Element.

Indem das Spektrum vermessen wird, lässt sich nachvollziehen, durch welche chemischen Elemente das Licht zuvor beeinflusst wurde.

Solche Beobachtungen könnten sowohl die Zusammensetzung und die Struktur der Atmosphäre so genannter Exoplaneten enthüllen.

Das Licht und die deutsche Gesetzgebung

Im Sinne des Bundes – Immissionsschutzgesetzes zählt Licht als ein Umweltfaktor für Immissionen (=Einwirkungen auf die Umwelt) und Emissionen (= Ausstoß).

Lichtimmissionen von Beleuchtungsanlagen können das Leben von Menschen und Tieren oder sogar technische Prozesse behindern. Deswegen sind in der „Licht-Richtlinie“ der Länder Maßstäbe zur Beurteilung der „Aufhellung“ und Blendung festgelegt.

Die Umwelt- und Immissionsschutzbehörden der Länder sind jeweils für die Richtlinie zuständig.

Mögliche negative Auswirkungen sind:

• Einflüsse auf die Tierwelt:
  Nachtaktive Insekten werden von Licht angezogen. Es kann auch den Vogelflug von Zugvögeln stören.
• Einflüsse auf die Verkehrssicherheit:
  Blendungen können leicht durch falsch eingestellte Scheinwerfer oder großflächigen Beleuchtungen neben Straßen auftreten.

• Lichtverschmutzung:

Bei Lichtverschmutzung entstehen sichtbare Lichtkegel über den Städten.

Das passiert, wenn Licht nicht professionell gelenkt wird, sondern ungehindert in die Atmosphäre strahlt.

Nicht nur astronomische Beobachtungen werden dadurch behindert, auch der Romantiker wird seines Sternenhimmels beraubt.

Wenn wir uns zu lange in schwach beleuchteten Räumen aufhalten, kann nicht nur unsere Stimmung darunter leiden. Die schlechten Lichtverhältnisse strengen auch unsere Augen an. Wir werden schneller müde und bekommen unweigerlich sogar Kopfschmerzen. Der Lichtmangel wirkt sich generell negativ auf das Schlafverhalten und unser Wohlbefinden aus.

Solche Konsequenzen sind allgemein bekannt. Doch nun wurde untersucht, inwiefern ein andauernder Lichtmangel den Zustand des Gehirns sowie unsere Denkleistung beeinträchtigt.

Neurowissenschaftler der Michigan State University fanden heraus, dass Licht die kognitive Leistung verbessert. In einer Studie untersuchten sie den Einfluss des Umgebungslichts auf die Funktionen des Hippocampus.

Dazu setzten sie Grasratten tagsüber entweder einem hellen (1.000 Lux) oder dämmrigen (50 Lux) Licht aus. 50 Lux entsprechen dabei den Lichtverhältnissen eines dunklen Wintertages oder einer typischen Innenraumbeleuchtung. Nach 4 Wochen wies die schwach beleuchtete Gruppe ein bis zu 30 Prozent schlechteres Erinnerungsvermögen auf. Die Wissenschaftler schlossen daraus, dass Lichtverhältnisse die kognitiven Funktionen bei Grasratten in ähnlicher Weise wie beim Menschen beeinträchtigen.

Der Grund hierfür liegt im Gehirn der Grasratten. Im Hippocampus fanden die Wissenschaftler eine deutlich kleinere Menge des Wachstumsfaktor BDNF (von engl.: „Brain-derived neurotrophic factor“, dt.: „neurotropher Faktor aus dem Gehirn“). Dieses Protein verhindert das Absterben vorhandener Gehirnzellen und fördert das Wachstum neuer Neuronen und Synapsen. Es hat eine enorme Bedeutung für unser mentales Befinden, unsere geistige Energie und Produktivität.

Wer also zu viel Zeit in schwach beleuchteten Räumen verbringt, läuft Gefahr zu verdummen. Vorausgesetzt die Studienergebnisse lassen sich auf den Menschen übertragen.

Der Lichtblick dabei

Im Versuch mit den Grasratten war der Effekt wieder umkehrbar. Als die Wissenschaftler sie im zweiten Durchlauf viel hellerem Licht (1.000 Lux) aussetzten, regenerierte sich ihr Gehirn. Ihr Erinnerungsvermögen und ihre Denkleistung erholten sich. Insofern ist ein vorübergehender Lichtmangel im Hinblick auf unsere Gehirnfunktionen scheinbar nicht langfristig schädigend.

Unklar ist weiterhin, wie genau sich Licht auf den Hippocampus auswirkt und warum Lichtentzug zu den beobachteten Effekten führt. Direkt auf diese Gehirnregion wirkt es nachweislich nicht. Die Wissenschaftler vermuten aber, dass das Licht eine Gruppe von Neuronen im Hypothalamus anregt. Diese produzieren wiederum ein Peptid, das Orexin genannt wird. Dieses Neurohormon beeinflusst zahlreiche Hirnfunktionen.

Fazit

Wir Menschen sind zwar keine Grasratten, aber unsere biologische Substanz ähnelt sich. Die Ergebnisse der Studie belegen die große Bedeutung biologisch wirksamer Lichtkonzepte. Das richtige Licht bietet vor allem in Bürogebäuden, im Gesundheitswesen, der Industrie sowie Bildungseinrichtungen viele Vorteile. Eine Beleuchtung mit angepassten Lichtstärken stabilisiert nicht nur den menschlichen Organismus. Es sorgt darüber hinaus für eine langfristige Motivation und ein erhöhtes Wohlbefinden der Mitarbeiter.

Trotz all diesen Erkenntnissen ist das Niveau der künstlichen Beleuchtung an den meisten Arbeitsplätzen deutlich zu gering. Die Folgen sind im schlimmsten Fall eine Verschiebung der Schlaf- und Wachphasen. Die Leistungsbereitschaft der Mitarbeiter leidet zudem spürbar darunter. Mit modernen LED-Beleuchtungskonzepten haben wir die Möglichkeit, Tageslicht gezielt zu simulieren und dadurch eine optimale Lebens- und Arbeitsumgebung zu schaffen.

Einer der häufigsten Gründe für die Anschaffung einer LED-Leuchte ist die Energieersparnis. LEDs weisen je nach ihrem Einsatzgebiet und ihrer Nutzung eine unglaublich lange Lebensdauer auf. Dabei verbrauchen sie nur den Bruchteil eines herkömmlichen Leuchtmittels.

Tatsächlich lässt die LED die älteren Beleuchtungstechnologien wie die Glühlampe oder Leuchtstofflampen längst hinter sich. Obwohl Sie sicherlich so manches über LED-Beleuchtungen gewusst haben, sind hier ein paar lustige Fakten über diese innovative Technologie, die Ihnen wahrscheinlich noch nicht bekannt waren.

„Ein seltsames Phänomen.“

Das waren die Worte, die Henry Joseph Round im Jahr 1907 sprach. Nachdem er eine elektrische Spannung an einen Kristall anlegte, gab dieser wiederum ein „gelbliches Licht“ ab. Das war der allererste dokumentierte Fall von Elektrolumineszenz – die Emission von Licht aus einem festen Material durch das Anlegen einer elektrischen Spannung.

1962

Das Jahr, in dem die allererste LED von dem Professor Nick Holonyak erfunden wurde. Zu diesem Zeitpunkt war er bei General Electric im Elektroniklabor beschäftigt.

DC, aber nicht AC

Im Gegensatz zu Glühbirnen werden Leuchtdioden mit Gleichstrom (DC) und nicht mit Wechselstrom (AC) betrieben. Sie sind DC, aber nicht AC.

50.000 Stunden

Das ist die minimale Lebensdauer von hochwertigen LED-Leuchten. Selbst nach Ablauf dieser Zeit, leuchten LEDs mit 80% ihrer Lichtstärke noch bis zu 100.000 Stunden weiter. Wie hoch der Lichtstromrückgang genau ist, wird vom Hersteller angegeben. In diesem Beispiel wäre die Bezeichnung der Leuchte: Lebensdauer 50.000H L80.

40 Café Latte

Wenn Sie eine Glühbirne durch eine LED ersetzen, können Sie sich durch die jährlich eingesparte Energie bis zu 40 Café Latte kaufen. Alternativ können Sie mit der eingesparten Energie auch täglich eine Mahlzeit in der Mikrowelle für 2 Minuten erwärmen.

weniger Insekten

LED-Leuchten locken aufgrund ihres Lichtspektrums weniger Insekten an, als herkömmliche Lichtquellen. Insektenaugen haben eine andere spektrale Empfindlichkeit als das menschliche Auge.

40% mehr Pflanzenwachstum
Mit einer LED-Beleuchtung in der geeigneten Wellenlänge lässt sich das Pflanzenwachstum um bis zu 40 % steigern. Verschiedene Wellenlängen sprechen dabei unterschiedliche Pflanzenmerkmale an. Zum Beispiel unterstützt Deep Blue (450nm) die Entfaltung der Blüte, während Far Red (730nm) das Stammwachstum positiv beeinflusst.

32.256

So viele LEDs erhellen jedes Jahr den sogenannten Zeitball (Time Square Ball) in New York. Er wird jedes Jahr in der Silvesternacht auf den Times Square herabgesenkt.

Der Stromfußball

US-amerikanische Studenten haben einen Fußball entwickelt, der während des Fußballspiels Strom erzeugt. Im Ballinneren befindet sich eine Art Dynamo, der während des Spiels aufgeladen wird. Nach nur 15 Minuten kicken ist der Ball soweit geladen, dass er eine LED Leuchte für etwa 3 Stunden leuchten lässt.

Um Sportplätze und Sportstätten auch in den dunklen Abendstunden im Herbst und Winter nutzen zu können, rettet eine Flutlichtanlage die Sportler in der Dunkelheit. Durch den Einsatz energieeffizienter LED Beleuchtung reduzieren Sie zudem drastisch Ihre Kosten in der Sportanlage.

---

kurz & bündig

• Flutlichtanlage für Helligkeit auf Fußballplatz, Tennisplatz, Reitplatz und co.
• Berechnung der Anforderungen getreu der Norm 12193 „Licht und Beleuchtung – Sportstättenbeleuchtung“
• mit Flutlichtanlage: vollumfängliche Nutzung der Sportplätze in der dunklen Jahreszeit
• Energieeffiziente LED Sportplatzbeleuchtung senkt Kosten

---

Flutlichtanlage: Besseres Licht. Besseres Spiel.

Um die Nutzung von Sportplätzen und -stätten auch in den Abendstunden der dunklen Jahreszeit zu gewährleisten, ist eine funktionale Flutlichtanlage ein Muss für den Spielbetrieb. Möglichst hoch über dem Feld angebracht, leuchtet sie den Spielern die Sicht und ermöglicht von Blendungen ungehinderte Spielabläufe. Auch bei hochfliegenden Wurfgeräten erfüllt das LED Flutlicht seine Aufgaben und unterstützt die Augen der Sportler zuverlässig auch bei hoher Ballgeschwindigkeit.

Neben den Akteuren auf dem Platz profitieren auch die Zuschauer auf den Tribünen und am Spielfeldrand von der hohen Sichtqualität auf dem Sportplatz. Die intelligent platzierten Flutlichtmasten leuchten alle Ecken der Spielfläche aus und gewährleisten dem Verein einen durchgängigen Spielbetrieb im Herbst und Winter: Spieler, Trainer und Zuschauer haben beste Sicht – für beste Leistung.

Entscheidende Platzierung für die beste Platzierung

Der Aufbau des zu beleuchtenden Spielfeldes oder Reitplatzes bestimmt die Anordnung der LED Flutlichtanlagen. Entscheidend für das blendfreie Ausüben der jeweiligen Sportart ist dabei die Ausrichtung der einzelnen Masten der LED Flutlichtanlage. Je nach Hersteller und Anforderung gibt die Norm 12193 „Licht und Beleuchtung – Sportstättenbeleuchtung“ vor, was durch runde oder rechteckige Scheinwerfer und Strahler mit asymmetrischer oder symmetrischer Lichtstärkeverteilung umgesetzt wird. Eine hervorragende Sportplatzbeleuchtung schont Spieleraugen und minimiert die Verletzungsgefahr: Für erfolgreiche Ergebnisse bei strahlender Ausleuchtung.

Jede Sportart individuell: Die richtige Flutlichtanlage für jeden Zweck

Je nach Anforderungen vor Ort variiert die passende Beleuchtungsklasse. Dabei gilt es unterschiedliche technische Anforderungen an die Flutlichtanlage zu erfüllen. Damit Sportler und Zuschauer bei jeder Bewegung und Veränderung auf dem Feld am Ball bleiben können, schafft die Licht die richtige Sportplatzbeleuchtung für jeden Sport (natürlich auch für Sportarten ohne Ball).

Klasse Ergebnisse auf dem Sportplatz, die zum Umdenken und Aufrüsten bewegen: Denn auch im Herbst und Winter wird die volle Platznutzung möglich. Kleine und große Vereine wirken auf diesem Weg und mit sofortiger, langfristig bestehender Weise den Rückgängen in der Belegung aufgrund der sich ändernden Lichtverhältnisse der dunklen Jahreszeit entgegen. Wir blicken auf zwei Sportarten, bei denen der Ballwechsel sehr schnell erfolgt und eine Flutlichtanlage besondere Auswirkungen auf den Spielverlauf hat:

LED Flutlichtanlagen im Fußball. Technologie die (Bälle) bewegt.

Wenn die Tage kürzer werden und das Training in den Wintermonaten vor allem im Dunkeln stattfindet, wird die Flutlichtanlage auf jedem Fußballplatz zum Muss. Da Sportler, Schiedsrichter und Publikum in der dynamischen Sportart sehtechnisch immer am Ball bleiben sollen, bewegen die unschlagbaren Eigenschaften der LED Flutlichtanlagen zu einer eindeutigen Entscheidung: Überzeugt sind die Sportler auch von der stufenlosen Dimmfunktion der LED Lichter, die sich smart der geforderten Beleuchtungsstärke anpassen.

Wie auch bei Tennisplätzen erfolgt die Berechnung der Anforderungen über die Norm 12193 „Licht und Beleuchtung – Sportstättenbeleuchtung“ und gibt für die Planung der Flutlichtanlage vor, wie die Masten und LED Leuchten auf der Sportstätte zu platzieren sind. Wurde die Sportplatzbeleuchtung richtig (von Profis) für den Ort konzipiert und umgesetzt, beugt sie Verletzungen und der Ermüdung erheblich vor.

Tennis: Eine Flutlichtanlage, die auch schnelle Ballwechsel verfolgt

Mit mehr als 100 Kilometer pro Stunde fliegen die Tennisbälle über das Netz – eine anspruchsvolle Aufgabe, nicht nur für die Augen der Tennisspieler, sondern auch für die der Zuschauer. Die Sportplatzbeleuchtung unterliegt dabei hohen Erwartungen: Die Lichter dürfen nicht blenden, es sollen keine Schlagschatten entstehen und die Bälle trotz ihrer hohen Geschwindigkeit ganz genau sichtbar sein.

Für ein ausgezeichnetes Spielergebnis auch in den dunklen Stunden später am Nachmittag und Abend, das kein Risiko für die Gesundheit der Tennisspieler darstellt, ist eine LED Flutlichtanlage keine Frage der Notwendigkeit, sondern eher der Kosten. Wie stark sich die Finanzierung vom Betrieb einer solchen Flutlichtanlage rechnet, zeigen wir Ihnen bei einem kostenlosen Beratungsgespräch. Vor allem kleine Vereine kämpfen wegen zu gering belegten Plätzen im Herbst und Winter und profitieren enorm von der Förderung einer solchen Anlage.

3 Dinge, die für jede sportliche Disziplin gelten

Egal wer auf dem Platz steht: Die Augen müssen sich schnell an die Lichtverhältnisse gewöhnen, auch bei einer Flutlichtanlage hat das höchste Priorität. Wichtig dafür ist die ausreichende Beleuchtungsstärke, sprich, dass die Flutlichtanlagen die zu beleuchtende Fläche mit ausreichend LUX bestrahlen. Dabei hat jeder sportliche Bereich seine eigenen Anforderungen: Skatepark, Basketball, Volleyball, die bereits konkret thematisierten Fußball- und Tennisplätze, in der Leichtathletik, dem Reitplatz oder Golfplatz.

Der enorme Vorteil: Die modernen LED Flutlichtanlagen lassen sich ohne Verzögerung sofort mit 100%iger Leistung einschalten und liefern ab der ersten Sekunde helles LED Flutlicht. Zusätzlich bietet diese Art der Anlage durch die stufenweise Schaltung des Lichts besonderen Komfort, das es den Sportlern ermöglicht, je nach Anforderung eine individuelle Wahl zwischen unterschiedlichen Beleuchtungsniveaus zu treffen.

Flutlichtanlage LED auf dem Reitplatz: Training zu jeder Tageszeit

Flutlicht in der Reit-Sportanlage: Wieso Reiter nicht verzichten sollten
Erfahrene Reiter wissen es: Das Dämmerungssehen ist bei Pferden zwar stark ausgeprägt, dennoch brauchen Pferdeaugen deutlich länger als die der Reiter, um sich auf die sich verändernden Lichtverhältnisse einzustellen. Im Verhalten zeigt sich das vor allem bei Jungtieren, die vor ihrem eigenen Schatten zurückschrecken oder immer wieder vor einem Lichtfleck scheuen. Die Gefahr: Die Tiere stolpern, wenn sie vom Dunklen in die Helligkeit (und auch andersherum) kommen.

Fehlendes LED Flutlicht: Das enorme Risiko für Verletzungen

In zahlreichen Ställen wurde beobachtet, dass so das Risiko für Verletzungen der Tiere stark ansteigt. Sowohl für Pferd als auch für den Reiter wird jede unvorhersehbare Bewegung beim Erschrecken in der Dunkelheit (noch) wahrscheinlicher zu einer Gefahrenquelle und führt zu Reitunfällen. Wie ein geübtes Hindernis im Parkur wird das mit einer gleichmäßigen und flimmerfreien (eine unserer Prioritäten) Ausleuchtung des Reitplatzes im Handumdrehen vermieden.

Dieser angenehme Nebeneffekt erhöht das Reit(er)glück

Weniger Verletzungen, mehr Spaß beim Sport und weniger Angst für den Reiter: Zusätzlich schenkt eine LED Flutlichtanlage Pferd und Sportler mehr gemeinsame Zeit für das Training. Durch die optimale Beleuchtungsstärke der Leuchten der Anlage wird auch an dunklen Abenden ein erfolgsorientiertes Reitprogramm möglich. Die Tiere entfalten ein hohes Lernpotenzial, während das von den LED Leuchten ausgehende Licht die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin bremst. Die Flutlichtbeleuchtung arbeitet so dank moderner Technologie für Pferd und Reiter: Eine erhöhte Konzentrationsfähigkeit, die zu verschwenden schade wäre.

Flutlichtanlage: Das zusammengefasste Wissen 2Go

Generell gilt für die Beleuchtungsanlagen, unabhängig von der Art vom Sportplatz: Je höher die Masten, desto gleichmäßiger die Ausleuchtung und desto geringer der Blendungseffekt. Gerade kleine Vereine profitieren genauso wie große von der größeren Nutzung der Sportanlage, die Training und Sport auch am Abend und in den dunklen Jahreszeiten möglich macht.

Mit Blick auf die Kosten: Förderungen tragen einen Teil der Wartungskosten und die Kosten für die Anschaffung, eine Umrüstung lohnt sich also mit Blick auf die sinkende Verletzungsgefahr und besseren Ergebnisse auf dem Sportplatz enorm.

Wieso können LEDs ausfallen? So vermeiden Sie den Club der toten Lichter!

Es gibt unterschiedliche Faktoren, die einen Einfluss auf die Lebensdauer einer LED haben. Die angegebene Lebensdauer einer LED kann weit über 50.000 Stunden betragen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln und Leuchten versagt eine LED jedoch recht selten. Umso ärgerlicher ist es, wenn dieser Fall dann doch eintritt.

Was viele außerdem nicht wissen, aber unbedingt wissen sollten:

Die meisten LED-Leuchten fallen nicht vorzeitig aus, weil sie eine vermeintlich schlechte Qualität oder mangelnde Güte haben. Genauer gesagt: Ein frühzeitiger Ausfall ist zumeist durch die äußeren Umweltfaktoren der LED bedingt. Dabei gibt es verschiedene Ursachen, die zu Schäden an LED-Komponenten oder LED-Leuchten führen können.

Die häufigsten Ursachen für einen Ausfall der LED Beleuchtung im Überblick:

1Spannungsspitzen
2Einschaltströme
3Elektrostatische Entladungen (ESD)
4Überhitzung innerhalb der Leuchte
5dauerhaft zu hohe Umgebungstemperaturen
6defekte Treiberelektronik
7Alterung des LED-Chips

1.Spannungsspitzen

Spannungsspitzen sind kurzfristige steile Anstiege in der Netzspannung und entstehen unter anderem beim Öffnen eines Stromkreises. Sie werden durch Schalthandlungen im elektrischen Stromkreis, Blitzeinschläge oder elektrostatische Entladungen hervorgerufen. Dabei entstehen sie für einen Zeitraum von Nano- oder Mikrosekunden. Spannungsspitzen werden auch als transiente Überspannungen oder Transienten (Transiente: ein kurzes, flüchtiges Ereignis) bezeichnet.

Transiente Überspannungen können im Stromnetz teilweise weit über 10.000 Volt erreichen. Sie halten zwar nur für Sekundenbruchteile an, dass reicht aber schon, um LED-Module oder Bauteile der Vorschaltelektronik irreparabel zu schädigen.

Spannungsspitzen hinterlassen dabei kaum eindeutig zuweisbare oder ersichtliche Spuren. Schließlich sind auch viele andere mögliche Ursachen für einen Ausfall denkbar. Wenn jedoch immer wieder zahlreiche LED-Leuchten in einem bestimmten Stromkreis vorzeitig ausfallen, sollte versuchsweise ein Überspannungsschutz in der gemeinsamen Zuleitung verbaut werden. Sollten die Leuchten danach beständig leuchten und sich ihrem Leben erfreuen, war wohl etwas mit der Stromversorgung nicht in Ordnung.

2.Einschaltströme

Der Einschaltstrom ist der elektrische Strom, der unmittelbar nach dem Einschalten eines elektrischen Gerätes entsteht und ein Vielfaches des später fließenden Nennstroms betragen kann. In Datenblättern wird der Einschaltstrom oft als „Inrush Current“ angegeben.

Zum Beispiel verursachen alte Glühlampen durch ihren kalten Glühwendel das bis zu 15-fache des Nennstroms für ca. 50 Millisekunden. LEDs hingegen, insbesondere deren Netzteile und Treiber, erzeugen für wenige Mikrosekunden ein bis zu 100-faches ihres Nennstroms. Im LED-Treiber sind Kondensatoren verbaut, die sich beim Einschalten erst aufladen müssen. Dieser Ladestrom ist dann für den Einschaltstrom von LED-Leuchten verantwortlich.

Einschaltstrom | Saxonia Licht Chemnitz
In den meisten Anwendungsfällen stellen Einschaltströme kein Problem dar. Schwierigkeiten treten meist erst auf, wenn eine größere Anzahl von LED-Leuchten an einem Schaltkreis betrieben wird.

Die Folgen von Einschaltströmen können ein Auslösen der Sicherung (Kurzschlussschutz), eine starke mechanische Abnutzung der Schaltkontakte im Lichtschalter und ein Verkleben der Schaltaktoren bzw. Relais durch Funkenbildung der Schaltkontakte sein.

Bei kleineren LED-Installationen wird der Einschaltstrom bedarfsweise durch einen Heißleiter (NTC-Widerstand) begrenzt. Bei größeren Installationen empfiehlt es sich, einen Nulldurchgangsschalter zu verwenden. Er schaltet sich ein, wenn die sinusförmige Wechselspannung ihren Nulldurchgang hat und schaltet sich aus, wenn der sinusförmige Wechselstrom seinen Nulldurchgang hat. Dadurch lässt sich der Einschaltstrom effektiv und wiederholungsgenau reduzieren.

Theoretisch kann der Einschaltstrom mithilfe des Ohmschen Gesetztes berechnet werden, da die Betriebsspannung für die Berechnung bekannt ist. Der Innenwiderstand (Ersatzwiderstand) einer LED-Leuchte bzw. des Trafos im Moment nach dem Einschalten ist jedoch unbekannt. Aufgrund dieser fehlenden Angabe lässt sich der Einschaltstrom nicht berechnen.

3.Elektrostatische Entladungen (ESD)

Elektrostatische Entladungen (kurz: ESD) sind Spannungsdurchschläge, die durch große Potenzialdifferenzen entstehen. Die Durchschläge verursachen einen kurzen, aber dennoch hohen elektrischen Strom. ESD kann als Funken oder Blitz wahrgenommen werden. Typischer Weise entsteht er zum Beispiel bei der Begrüßung als elektrischer Schlag an den Fingerspitzen. Die Ursache ist meist eine Aufladung durch Reibungselektrizität. Im Alltag kann das durch vieles entstehen: zwischen Schuhen und einem Kunststoffboden, zwischen dem Förderband und Rollen oder einfach nur zwischen einem Tisch und Pullover.

Je niedriger dann auch noch die Luftfeuchtigkeit ist, desto höher können sich die elektrostatischen Ladungen aufbauen. Wenn sich ein aufgeladener Körper nun einem leitenden Körper nähert, gleicht sich die Ladung schlagartig aus.

Das Phänomen ist nicht neu. Doch was im Alltag für den Menschen ungefährlich ist, kann in der Industrie Schäden in Millionenhöhe verursachen.

Bei elektronischen Bauteilen kann jede Entladung ab 30 Volt einen dauerhaften Schaden verursachen. Solche Beschädigungen sind oft nicht sofort sichtbar.

Das Bauteil kann auch nur eine leichte Beschädigung davon tragen und unter späterer Dauerbelastung komplett ausfallen. LED-Leuchten und -Leuchtmittel sind eben solche elektronischen Bauteile, die Gefahr laufen durch Überspannungsentladungen beschädigt zu werden.

Der Lichtblick dabei: Umso stärker die LED verbaut ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit eines Defekts. Das bedeutet, dass einzelne LEDs oder solche, die auf einem Träger (Stripes) verbaut sind, eher Gefahr laufen durch ESD beschädigt zu werden. Für fest verbaute LED-Leuchten ist die Gefahr dahingegen eher gering.

4.Überhitzung innerhalb der LED-Leuchte

Eine Überhitzung innerhalb der LED-Leuchte gehört zu einer der häufigsten Ausfallursachen der LED. Schuld daran ist hauptsächlich das schlechte Thermomanagement. Die Überhitzung entsteht dann durch eine mangelnde Kühlung.

Während der Lichterzeugung entsteht neben der Betriebstemperatur des LED-Chips eine Verlustwärme, die sich im LED-Chip ansammelt. Wenn sie nicht abgeführt wird, staut sie sich im Inneren der Leuchte an. Die ungleichmäßige Wärmeverteilung führt dann dazu, dass sich die Leuchte an bestimmten Stellen bedeutend stärker erhitzt als an anderen. Solche Stellen sind neben dem LED-Chip auch die integrierte Vorschaltelektronik. Die Überhitzung führt somit zu Beschädigungen innerhalb der Leuchte, die letztendlich zum Ausfall der LED-Leuchte führen.

Der Grund für die Überhitzung liegt zumeist an dem fest verbauten Kühlkörper der Leuchte. Er leitet dann die Wärme dann entweder schlecht oder gar nicht ab.

Überhitzungen können aber auch entstehen, wenn ein zu hoher Betriebsstrom zugeführt wird. Der zu hohe Strom erhöht den Wärmeumsatz am LED-Chip und belastet damit die enthaltene Kristallstruktur. Die Wärme zerstört sukzessive die halbleiterdotierten Bereiche im inneren des LED-Chips. Dadurch wird die Alterung des LED-Chips und die Gefahr des Totalausfalls deutlich beschleunigt.

5.dauerhaft zu hohe Umgebungstemperaturen

Eine weitere Möglichkeit für den Ausfall einer LED ist, dass sie einer dauerhaft zu hohen Umgebungstemperatur ausgesetzt ist.

Besonders in Industriehallen sind LED-Leuchten teilweise erheblichen Temperaturen von über 60 °C ausgesetzt. Die LED Leuchten müssen dann besonders hitzebeständig konzipiert und speziell für diese Anwendungen ausgelegt sein.

Die Gehäusematerialien, Dichtungen und Kühlkörper sind dann so beschaffen, dass sie Hitze und Temperaturschwankungen dauerhaft verkraften.

Bei LED-Leuchten mit einer Leistung von mehr als 150 Watt und einer starken Wärmebildung lässt sich die Wärme sehr effektiv durch Kühlrippen abführen. Sie vergrößern die Außenfläche und helfen somit, die Wärme gezielt nach außen abzuleiten.

6.defekte Treiberelektronik

Ein anderer Grund, der sogar zum Komplettausfall der LED führen kann, ist die verbaute Treiberelektronik. Defekte treten weit häufiger im Vorschaltgerät bzw. der Treiberelektronik auf, als im LED-Chip selbst. Sie können durch zu hohe Umgebungstemperaturen, mangelnde Kühlung oder fehlerhafte Komponenten innerhalb der Elektronik entstehen.

Anzeichen für eine defekte Treiberelektronik sind plötzliche Ausfälle, ein deutlich zu hörendes Brummen oder ein beginnendes Flackern der LED-Leuchte, da die Leuchtdiode dann nicht mehr mit dem erforderlichen Betriebsstrom versorgt wird.

7.Alterung des LED-Chips

Zu guter Letzt kann der LED-Chips nach Ablauf seiner Lebensdauer auch einfach altern. Der Halbleiterkristall baut sich im Laufe der Zeit ab und die LED wird allmählich dunkler. Diesen Vorgang nennt man auch Degradation oder Lichtstromrückgang. Wie hoch das Ausmaß der Degradation ist, kann über den L- und B-Wert abgeschätzt werden.

Dabei ist zu beachten, dass die vorab genannten Ursachen, wie zum Beispiel dauerhaft zu hohe Umgebungstemperaturen, die Alterung des LED-Chips enorm beschleunigen.