Schnell und einfach in die LED-Technik einsteigen

Moderne LED-Beleuchtung in einem Konferenzraum. Osram Opto Semiconductors

Branchenkenner gehen davon aus, dass der europäische Markt für LED-Lampen von derzeit rund neun Milliarden Euro bis 2020 ein Umsatzvolumen von 14 Milliarden Euro erreicht. Verantwortlich für diese Wachstumsaussichten sind im Wesentlichen drei Gründe.

So gilt die LED-Technik gegenüber herkömmlichen Leuchtsystemen bei Energieeffizienz, Langlebigkeit, Umweltverträglichkeit und Preis/Leistungsverhältnis als weit überlegen. Außerdem etablieren immer mehr Behörden Umweltrichtlinien und -vorschriften rund um Themen wie Verringerung von Schadstoffemissionen oder Steigerung der Energieeffizienz, die auch bei der Entwicklung von Lichtsystemen zu berücksichtigen sind.

Ferner ermöglicht die Nachrüstung bestehender Beleuchtungskörper mit LED-Technik (Retrofitting) die Nutzung moderner LEDs in konventionellen Beleuchtungssystemen. Die Retrofit-LED-Lösungen sind im gleichen Format verfügbar wie die zuvor verwendeten Neon- oder Glühlampen und lassen sich in die Fassungen – zum Beispiel E14, E27 oder GU10 Bajonette-Sockel – der vorhandenen Lampen und Lichtsysteme einsetzen.

LED-Retrofits mit zahlreichen Vorteilen

Anwender erhalten damit in mehrfacher Hinsicht Vorteile, da sie bisherige Investitionen in bestehende Infrastrukturen schützen, von den Vorteilen der LED-Technik profitieren sowie gleichzeitig gesetzliche Vorgaben einhalten können. Darüber hinaus bieten LEDs eine Fülle von neuen Möglichkeiten für effektive Raumbeleuchtung mit einer ästhetischen Inszenierung von Waren und Produkten.

Retrofit-Lösungen stellen spezifische Anforderungen an Hersteller und deren Produkte. In erster Linie sind die mechanischen und die elektrischen Rahmenbedingungen von herkömmlichen Leuchtmitteln zu kopieren sowie flexible gebrauchstaugliche Designs für verschiedene Leuchten und Formate zu entwickeln. Darüber hinaus sind nationale beziehungsweise internationale Standards ebenso zu berücksichtigen wie eine Reihe von spezifischen Anforderungen im professionellen und Consumer-Umfeld bei Energieeffizienz, Lebensdauer und Preis.

Lichtsysteme für professionelle Beleuchtungsanwendungen benötigen insbesondere direktionale Leuchten und lineare Röhrenapplikationen für viele unterschiedliche Anwendungen. Langlebigkeit ist hier ein entscheidendes Kriterium, da das Auswechseln der Leuchtmittel häufig aufwendig und kostenintensiv ist. Direktionale Leuchten müssen in kleinen und großen Formaten (zum Beispiel MR-16 und PAR-16 sowie PAR 30 und PAR 38) verfügbar sein und in GU5.3- oder GU10-Buchsen passen. Zusätzlich müssen direktionale Retrofit-LEDs die üblichen Strahlwinkeleigenschaften (12, 24 und 36 ° und so weiter) aufweisen. Ihr Lichtstrom sollte 250 bis 800 lm bei einer Effizienz von über 70 lm/W und einer CCT-Bandbreite (Correlated Color Temperature oder korrelierte Farbtemperatur) zwischen 2700 und 6500 K betragen.

130 lm/W bei 2700 bis 6500 K

Lineare LED-Retrofit-Leuchten, die traditionelle T5- und T8-Röhren verschiedener Längen ersetzen, müssen einen hohen Wirkungsgrad erreichen. In kommerziellen Räume oder in Fabriken ist typischerweise eine Effizienz von 130 lm/W bei einer CCT-Bandbreite zwischen 2700 und 6500 K und einem Abstrahlwinkel von über 110° erforderlich. Die Leuchten sind in der Regel mit einem G13-Bi-Pin-Sockel ausgestattet, wobei die Komponenten zudem die Mindestanforderungen an Licht- und Farberhalt im Rahmen technischer Standards, zum Beispiel TM-2, DLC Premium oder Energy Star, erfüllen müssen.

Auf dem Consumer-Markt herrscht ein hoher Preisdruck. Omnidirektionale, direktionale und lineare Retrofit-LEDs müssen daher in erster Linie die Ansprüche preisbewusster Verbraucher erfüllen. CAS-Lösungen (Chip-Array-SMD) eignen sich nicht zuletzt wegen ihrer attraktiven Kosten sehr gut für dieses Marktsegment.

Osram Opto Semiconductors deckt sämtliche Bereiche der LED-Technologie ab – von der Materialentwicklung über das Mischen von Leuchtstoffen bis hin zur Gehäuseherstellung. Damit kann der Spezialist aus Regensburg jederzeit flexibel und zielgenau auf alle Veränderungen von Marktbedingungen sowie Kundenanforderungen reagieren. Mit seinen LED-Komponenten bietet Osram eine Vielzahl an Lösungen für Systementwickler, mit denen sie jede Retrofit-Anforderung ihrer Kunden erfüllen können.

Lesen Sie auf der nächsten Seite wie sich ein Systemdesign für viele Einsatzbereiche eignet.

Die Mitglieder der Osram-Duris-Familie stellen Systementwicklern und Leuchtenherstellern LED-Optionen, Leistungsklassen, Lumenpakete und Außenabmessungen zur Verfügung, mit denen sich bestehende Installationen weiter nutzen lassen. So lässt sich ein einziges Systemdesign an unterschiedliche Einsatzbereiche anpassen. Während die Duris E-Serie (Bild 1) vornehmlich den kostensensiblen Verbrauchermarkt bedient, eignet sich die Duris P-Serie aufgrund ihrer langen Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden besonders für professionelle Applikationen. LEDs aus der Duris S-Serie (Bild 2) eignen sich speziell für lichtintensive Anwendungen.

Bild 1: Die Duris-E-Serie bedient vornehmlich den kostensensiblen Verbrauchermarkt. Osram Opto Semiconductors

Ausschlaggebend für die Langlebigkeit und die vielseitigen Anwendungsbereiche der LEDs ist das Zusammenspiel ihrer technologischen Eigenschaften. Während bestimmte Materialien die verschiedenen Wellenlängen des Lichts bestimmen – zum Beispiel InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) für blaues oder InGaAIP (Indium-Gallium-Aluminium-Phosphid) für gelbes und rotes LED-Licht – ist die Anordnung der Chips entscheidend für die Lichtabgabe.

LEDs auf Basis oberflächenmontierter Bauelemente (Chip Array SMD) lassen sich parallel oder in Reihe geschaltet auf Leiterplatten löten oder mittels Chip-on-Board-Technologie (CoB) direkt auf das Trägermaterial auftragen. Dies erzeugt ein homogenes Licht mit hoher Intensität. Die Qualität, Widerstandsfähigkeit und Verarbeitung der Leitermaterialien – insbesondere des Bonddrahts an der Kathode – sorgen indes für die notwendige Robustheit und maximale Stromleitfähigkeit. CAS-Lösungen, zum Beispiel Duris S8 und Duris S10, setzen in punkto Kompaktheit neue Maßstäbe im Bereich professioneller Lichtlösungen für den Innenbereich und ermöglichen Leuchtenherstellern die Entwicklung direktionaler Lampen über eine einzige Lichtquelle.

Bild 2: LEDs aus der Duris-S-Serie eignen sich speziell für lichtintensive Anwendungen. Osram Opto Semiconductors

Weißes LED-Licht in verschiedenen Farbtemperaturen

Konverter und wärmewiderstandsfähige Leuchtstoffen unterstützen zusätzlich die Leuchtstärke der LEDs und erweitern das ursprünglich schmalbandige, blaue Lichtspektrum, was weißes LED-Licht in verschiedenen Farbtemperaturen ermöglicht. Lichtfarben und Farbtemperaturen bis 3000 K erzeugen ein warmes, wohnliches Licht, während die häufig in Büros eingesetzte Tageslicht-Atmosphäre ab etwa 4000 K erzielt wird.

Je nach Einsatzbereich lassen sich LEDs mit einer zusätzlichen optischen Linse versehen, die zunächst das Licht vom Chip und Konverter einkoppelt und es dann an die Umgebung abgibt. Das Material der Optik lässt sich individuell auf das Einsatzumfeld abstimmen, um beispielsweise resistent gegen Feuchtigkeit, mechanische Belastung oder Chemikalien zu sein.

Ein weiterer, elementarer Faktor für die Lebensdauer von LEDs sind deren Kühlung sowie der thermische Widerstand. Entscheidende Kriterien sind hier das Design der Leiterplatte und des Lötpads. Je wärmeleitender die Fläche des Pads, desto besser die Kühlung. Gehäusematerialien beziehungsweise Grundsubstrate aus Keramik oder Kunststoff verbessern hingegen die thermische Stabilität. Darüber hinaus lässt sich das gesamte LED-Modul mit passiven Kühlkörpern (zum Beispiel aus Aluminium) oder aktiven Kühlsystemen ausstatten, um die Temperatur konstant niedrig zu halten.

Retrofitting-Konzept eröffnet enormes Marktpotenzial

Ob als Premium-Hochleistungsmodell mit erhöhter Lebensdauer oder als Retrofit-Lampe für preisbewusste Konsumenten sind LED-Lösungen mit Eigenschaften wie hohe Energieeffizienz und niedrige Fehlerquote heute bei Preis und Leistung gegenüber traditionellen Leuchtmitteln mehr als wettbewerbsfähig und bieten gerade mit dem Retrofitting-Konzept ein enormes Marktpotenzial für Lichtsystemdesigner.

Aufgrund seiner jahrzehntelangen Erfahrungen bei unterschiedlichen LED-Typen ist es Osram Opto Semiconductors gelungen, ein enormes Marktpotenzial freizusetzen. Und mit Smart Lighting steht bereits der nächste Trend auf dem LED-Markt in den Startlöchern: Leuchten mit roten, grünen und blauen LEDs erlauben flexible Farbvarianzen je nach Präferenz des Anwenders, während intelligente Sensoren und Module eine gezielte Helligkeitssteuerung ermöglichen. Auch Leuchtkörper mit Remote-, Infrarot-, Bluetooth- oder Internet-Anbindung sind im Zeitalter von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge längst keine Zukunftsvision mehr.

(hb)