Uporabnik:Liebeskind/LED žarilna nitka

[[Datei:LEDfilamentLightBulbE27.jpg|mini|hochkant|Eine 230-Volt-LED-Fadenlampe mit einem E27-Lampensockel. Die acht Leuchtfäden sind als gelbe Linien erkennbar.]] LED-Leuchtfäden (Predloga:EnS) sind stabförmige lichtgebende elektronische Bauelemente, bestehend aus einem transparenten Träger (Substrat), darauf angebrachten Leuchtdioden (LED) und einer Fluoreszenzschicht. Eine LED-Fadenlampe (Predloga:EnS) ist ein elektrisches Leuchtmittel, bei dem LED-Leuchtfäden in einem Glaskolben ähnlich einer Glühlampe untergebracht sind.

Aufbau und Eigenschaften LED-Leuchtfaden[uredi | uredi kodo]

LED-Leuchtfäden bestehen aus einem Streifen aus transparentem Substrat, wie etwa Saphirglas, auf das blaue und teils zusätzlich rote LEDs aufgebracht sind. Diese sind in Serie geschalten. An den Enden der Streifen befindet sich jeweils eine Elektrode. Um ein breites Lichtspektrum zu erzeugen, sind die Stäbchen zusätzlich mit einer Fluoreszenzschicht überzogen.^[1]

Im Gegensatz zu punktförmigen LEDs weisen LED-Leuchtfäden eine ähnliche Abstrahlungscharakteristik wie eine klassische Glühwendel auf, sie strahlen also beinah omnidirektional ab.^[2]

Die Betriebsspannung eines einzelnen LED-Fadens beträgt exemplarisch ca. 60 V bis 80 V^[3] bei einem Betriebsstrom von ca. 10 mA^[3]. Für den Energieverbrauch gilt bei den derzeit (Mitte 2015) erhältlichen Modellen die Faustregel, dass ein Leuchtfaden ca. 1 W Leistung aufnimmt und ca. 100 lm an Licht abgibt. Die Farbtemperatur der Leuchtfäden wird bei den derzeit erhältlichen Modellen über das Verhältnis der blauen und roten LEDs, die im Leuchtfaden verbaut sind, sowie über die Zusammensetzung der Fluoreszenschicht bestimmt. Darüber hinaus wird die Farbtemperatur auch von der genauen Konfiguration der Betriebsspannung beeinflusst.

Eigenschaften der LED-Fadenlampe[uredi | uredi kodo]

Aufbau und Aussehen[uredi | uredi kodo]

[[Datei:Carbon-filament-bulb hg.jpg|mini|Kohlefadenlampen. Eingeschaltet erinnert das Aussehen von LED-Fadenlampen am ehesten an dieses Leuchtmittel.^[4]]] LED-Fadenlampen bestehen weitgehend aus den gleichen Komponenten wie klassische Glühlampen mit Kohlefaden oder Wolframglühwendel. Dies sind:

der Lampensockel, dessen metallische Teile der Außenhaut die elektrischen Kontakte darstellen
der gläserne Lampenfuß, mit einer vakuumdichten Durchführung der Stromzufuhr zur eigentlichen leuchtenden Komponente, in diesem Fall eine Anordnung von LED-Leuchtfäden
ein inertes Gas
der gläserne Außenkolben.

Zusätzlich enthalten LED-Fadenlampen noch ein Vorschaltgerät, das den Netzstrom auf die benötigte Spannung von 60 bis 80 V heruntertransformiert, gleichrichtet und glättet, um einen möglichst konstanten Gleichstrom für den Betrieb der LEDs zu erhalten. Das Vorschaltgerät ist im Lampensockel untergebracht.

Durch die Länge und Ausrichtung der LED-Leuchtfäden erinnert das Aussehen von LED-Fadenlampen im eingeschalteten Zustand eher an eine Kohlefadenlampe als an eine Glühlampe mit Wolframglühwendel.^[4]

Produktevolution und Zusammenspiel der Komponenten[uredi | uredi kodo]

Die erste LED-Fadenlampe soll 2008 vom japanischen Hersteller Ushio Lighting, Inc. auf den Markt gebracht worden sein. Dieses Modell (siehe Abbildung: [1]) war allerdings nicht sehr erfolgreich, da es noch einige Probleme aufwies. Es basierte noch auf einer einzelnen großen Chipmatrix, die – wie eine Wolframglühwendel – waagrecht über dem Sockel positioniert war. Die Einzelchips der Lampen erhitzten sich sehr stark, was einen dezidierten Kühlkörper notwendig machte. Dies führte dazu, dass die Lampe nur einen Abstrahlungswinkel von 180° hatte.^[5]

Um einer omnidirektionale Lichtabstrahlung nahe zu kommen, muss also auf einen Kühlkörper im klassischen Sinne verzichtet werden. Heutige LED-Lampen mit LED-Leuchtfäden geben daher ihre komplette Wärme über das umgebende Füllgas an den Hüllkolben ab. Möglich wird das dadurch, dass der Betriebsstrom, und damit die Leistung, im Rahmen der Zielparameter wie Lebensdauer etc., an den geringeren Wärmetransport angepasst wurde. Das heißt, der Betriebsstrom der LEDs, bzw. die Gesamtleistung, ist in der Regel geringer als bei klassischen Kühlkörperkonstruktionen dimensioniert.

Ebenso muss das Vorschaltgerät möglichst klein sein, um im Lampensockel versteckt werden zu können. Dies wird durch die relativ hohe Betriebsspannung der LED-Leuchtfäden ermöglicht.

Lebensdauer[uredi | uredi kodo]

Es gilt zu beachten, dass LED-Lampen mit z.B. 8 W zwar einen höheren Lichtstrom, jedoch auch eine höhere Temperatur und damit eine potentiell geringere Lebensdauer als eine gleich große Lampe mit z.B. 5 W haben. Bei der Angabe der technischen Daten wird dieser Umstand regelmäßig verschleiert dargestellt und verschiedene Hersteller legen eine Unzahl verschiedener Betriebsparameter zu Grunde. Dadurch wird der Überblick für den Laien erheblich erschwert, denn oft kann die Lebensdauer zwischen verschiedenen Herstellern kaum verglichen werden. So nimmt beispielsweise ein Hersteller einen Lichtstromrückgang auf 70 % als Kriterium, ein Anderer hingegen 50 %. Weiterhin werden verschiedene Ausfallraten zu Grunde gelegt. Oder es wird eine Umgebungstemperatur von max. 35 °C angegeben, die typische Lebensdauer aber auf 25 °C bezogen. Gemeint ist die Umgebungstemperatur der Lampe innerhalb eines etwaigen Gehäuses. Somit sind die Werte auch noch vom konkreten Einsatzzweck beim Verbraucher abhängig. Hier ist jedoch in den kommenden Jahren mit wesentlichen Vereinheitlichungen durch den Markt und den Gesetzgeber zu rechnen, ähnlich wie es bei der Umrechnung des Lichtstroms auf klassische Glühlampen („..entspricht 60 W“) im Zuge des Glühlampenverbots geschehen ist.

Energieeffizienz[uredi | uredi kodo]

Aufgrund der weiter oben beschriebenen Eigenschaften der LED-Leuchtfäden nimmt eine LED-Fadenlampe pro Leuchtfaden rund 1 W auf und gibt um die 100 lm ab. Leuchtmittel dieser Art fallen daher je nach Modell in eine der zwei höchsten Energieeffizienzklasse A+ und A++.

Qualitätsmerkmale von LED-Fadenlampen[uredi | uredi kodo]

Es gibt mehrere Qualitätsmerkmale, die beim Kauf von LED-Fadenlampen zu beachten sind. Da diese Lampen ein Vorschaltgerät enthalten, ist etwa darauf zu achten, ob man ein dimmbares Leuchtmittel benötigt oder nicht. Dimmbare Modelle sind üblicherweise in einer etwas höheren Preisklasse angesiedelt. Weiterhin hängt von der Qualität des Vorschaltgeräts ab, ob eine Lampe flimmert, ob sie Radiointerferenzen abgibt (z.B. im Mittelwellenbereich, was für Radioamateure und Nutzer von DSL-Modems mit schwachem Signal und schlecht geschirmten Leitungen problematisch sein kann) sowie ob sie Störgeräusche (wie etwa ein Surren) abgibt.

Vergleich mit anderen Leuchtmitteln[uredi | uredi kodo]

Spektrum[uredi | uredi kodo]

Da LED-Fadenlampen blaue und rote LEDs sowie eine Fluoreszenzschicht für den Bereich dazwischen enthalten, ist ihr Spektrum relativ kontinuierlich. Im Gegensatz zu dem der Kompaktleuchtstofflampe weist es keine extrem herausstechenden Spitzen einzelner Farben auf.

Spektrum einer Leuchtstofflampe
Spektrum einer roten, grünen, blauen und weißen Leuchtdiode

Oberflächentemperatur[uredi | uredi kodo]

Die Glaskolben der meisten Modelle können wegen der geringeren Gesamtleistung auch nach längerem Betrieb ohne weiteres berührt werden. Das ist z.B. bei Kompaktleuchtstofflampen oder LED-Lampen mit Kühlkörper oft nicht der Fall, da sich deren Sockel inklusive Vorschaltelektronik so stark erhitzen, dass es bei längerer Berührung nach längerem Betrieb zu leichten Hautverbrennungen kommen kann.

Lichtstrom und Leistung[uredi | uredi kodo]

Durch die inzwischen (2015) relativ hohe Effizienz der benutzten LEDs ist es möglich auch mit den relativ geringen Gesamtleistungen von ca. 5–6 W einen Lichtstrom vergleichbar zu kleinen bis Mittleren Glüh- (bis ca. 60 W) oder 230V-Halogenglühlampen (bis ca. 42 W) und beinahe Rundumbeleuchtung zu erreichen, während 'Kühlkörper-LED-Lampen' (mit klassischem Birnenkolben 'A-Kolben') Leistungen um 12–14 W (Stand: 2015) und einen entsprechend höheren Lichtstrom haben, diesen jedoch regelmäßig, und anders als Glühlampen, in eine Vorzugsrichtung abstrahlen.