LED-Lebensdauer Glossar & Technisches Nachschlagewerk

Lumen-Erhalt

Der Lumen-Erhalt quantifiziert den Prozentsatz des anfänglichen Lichtstroms, den eine LED nach einer festgelegten Betriebsdauer liefert. Im Gegensatz zu Glüh- oder Leuchtstofflampen, die plötzlich ausfallen, erleben LEDs eine allmähliche Helligkeitsabnahme – einen Prozess, der als Lumen-Depression bezeichnet wird. Der Lumen-Erhalt wird als Prozentsatz ausgedrückt (z. B. 90 % nach 25.000 Stunden bedeutet, dass die Leuchte zu diesem Zeitpunkt noch 90 % ihrer ursprünglichen Helligkeit aufweist).

Diese Kennzahl ist grundlegend für Anwendungen, die eine gleichbleibende Ausleuchtung erfordern, wie Flughäfen, Industriehallen oder Galerien. Sie ermöglicht es Facility-Managern, den Austauschzeitpunkt zu planen und Wartungsbudgets festzulegen. Der Lumen-Erhalt wird durch standardisierte Labortests (insbesondere IES LM-80) ermittelt, bei denen LEDs tausende Stunden betrieben und in Intervallen gemessen werden. Die gesammelten Daten werden anschließend mit der TM-21-Methode extrapoliert, um die Langzeitleistung vorherzusagen.

Ein hoher Lumen-Erhalt senkt die langfristigen Kosten und stellt die Einhaltung von Sicherheitsnormen sicher. Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) schreibt beispielsweise strenge Beleuchtungsstärken für Flugfelder vor, wodurch der Lumen-Erhalt ein entscheidendes Kriterium bei der Auswahl von Beleuchtung für den Flugplatzbereich ist. Letztlich sorgt der Lumen-Erhalt dafür, dass Beleuchtungssysteme während ihres gesamten Lebenszyklus eine vorhersehbare und zuverlässige Leistung bieten.

L70, L80, L90 Werte

L70, L80 und L90 sind Branchen-Benchmarks, die den Prozentsatz des ursprünglichen Lichtstroms nach einer bestimmten Betriebsdauer angeben. Beispielsweise definiert L70 den Zeitpunkt, an dem eine LED noch 70 % ihrer Anfangshelligkeit abgibt; L80 und L90 entsprechen 80 % bzw. 90 %.

Diese Werte werden durch Langzeittests und TM-21-Projektion auf Basis von LM-80-Daten berechnet. L70 ist Standard für allgemeine Beleuchtung, da das menschliche Auge einen Helligkeitsverlust von 30 % meist als deutlich empfindet. Für anspruchsvolle Umgebungen wie Museen oder Flugfelder werden häufig L80- oder L90-Werte gefordert, um eine minimale Abnahme über die Zeit zu gewährleisten.

Ein Beispiel: Eine Flugfeld-LED mit einem L90-Wert von 60.000 Stunden hält während dieses gesamten Zeitraums mindestens 90 % der Anfangshelligkeit und unterstützt damit Sicherheit und Konformität. Achten Sie genau darauf, ob sich die Angabe eines Produkts auf L70, L80 oder L90 bezieht, da dies die reale Leistung und Wartungsplanung wesentlich beeinflusst.

Katastrophaler Ausfall

Ein katastrophaler Ausfall ist der plötzliche, vollständige Funktionsverlust eines Beleuchtungsprodukts – wenn eine Lampe überhaupt kein Licht mehr abgibt. Herkömmliche Lampen fallen oft auf diese Weise aus, während LEDs so konzipiert sind, plötzliche Ausfälle zu minimieren. Dennoch können katastrophale Ereignisse durch Treiberdefekte, Stromstöße, thermischen Durchgang, Lötstellenermüdung oder mechanische Beschädigung auftreten.

Der LED-Treiber (Stromversorgung) ist eine häufige Schwachstelle, insbesondere bei Hitze oder Spannungsspitzen. Umweltbelastungen wie Wasser, Staub oder mechanische Stöße können ebenfalls zu plötzlichen Ausfällen führen, besonders wenn der Leuchtenkörper keinen ausreichenden Schutz bietet.

In sicherheitskritischen Anwendungen (Flughäfen, Notausgänge) werden Risiken katastrophaler Ausfälle durch Redundanz und robustes Design minimiert. Hochwertige Leuchten verfügen über Merkmale wie Überspannungsschutz und thermische Abschaltung. Regelmäßige Wartung und Überwachung auf Flackern, Dimmen oder Farbveränderungen helfen, unerwartete Ausfälle zu verhindern.

Parametrischer Ausfall (Praktischer Ausfall)

Ein parametrischer oder praktischer Ausfall liegt vor, wenn eine LED-Leuchte zwar noch funktioniert, aber die geforderten Leistungswerte nicht mehr einhält – etwa durch übermäßigen Lichtverlust, Farbverschiebung oder andere Abweichungen von der Spezifikation.

Diese Art von Ausfall ist für LEDs besonders relevant, da sie selten plötzlich ausfallen, aber zu viel Helligkeit verlieren oder die Farbe sich zu stark verändert. Beispielsweise gilt eine Leuchte, die unter ihren L70- oder L80-Wert fällt oder einen unakzeptabel niedrigen Farbwiedergabeindex (CRI) erreicht, als parametrisch ausgefallen.

In regulierten Branchen wie der Luftfahrt kann ein parametrischer Ausfall Sicherheit und Konformität beeinträchtigen. Photometrische Tests oder automatisierte Überwachungssysteme helfen dabei, den Austauschzeitpunkt festzustellen. Die Definition des parametrischen Ausfalls variiert: In Museen können bereits geringe Farbverschiebungen inakzeptabel sein, während in weniger kritischen Bereichen größere Verluste toleriert werden.

Die Behebung eines parametrischen Ausfalls erfordert nicht nur Austausch, sondern auch Ursachenanalyse – etwa die Überprüfung auf thermische oder elektrische Probleme.

Durchschnittliche Nennlebensdauer

Die durchschnittliche Nennlebensdauer, auch mittlere Lebensdauer genannt, ist die Stundenzahl, bei der 50 % einer Lampenprobe ausgefallen sind (B50-Wert). Diese Messgröße ist bei Glüh- und Leuchtstofflampen üblich, aber für LEDs weniger aussagekräftig, da sie selten plötzlich ausfallen. Die meisten LEDs funktionieren weit über die durchschnittliche Nennlebensdauer hinaus, allerdings mit reduzierter Helligkeit oder veränderter Farbe.

Bei LEDs wird die durchschnittliche Nennlebensdauer meist durch Lumen-Erhalt-Kennzahlen wie L70, L80 und L90 ersetzt. In regulierten Bereichen – etwa bei von der ICAO kontrollierten Flugfeldern – ist die durchschnittliche Nennlebensdauer eine historische Referenz; heute zählen photometrische Leistungsdaten. Seien Sie vorsichtig beim Vergleich der durchschnittlichen Nennlebensdauer zwischen herkömmlichen und LED-Produkten, da die Kriterien für „Ausfall“ unterschiedlich sind.

Lumen-Depression

Die Lumen-Depression ist die allmähliche Verringerung des Lichtstroms mit zunehmendem LED-Alter. Sie ist der Hauptmodus des Leistungsrückgangs bei LEDs. Faktoren wie hohe Betriebstemperatur, elektrischer Strom, Umgebungsbedingungen und Bauteilqualität beeinflussen die Geschwindigkeit des Lumenverlusts.

Zur Messung setzen Hersteller LM-80-Tests ein, bei denen der Lichtstrom in regelmäßigen Abständen aufgezeichnet und die zukünftige Entwicklung mittels TM-21 projiziert wird. In regulierten Umgebungen (wie Flughäfen) sind präzise Prognosen der Lumen-Depression für die Einhaltung von Vorschriften entscheidend.

Durch Überwachung und Planung der Lumen-Depression können Einrichtungen eine konstante Beleuchtung aufrechterhalten und Leuchten rechtzeitig vor dem Unterschreiten der Vorgaben austauschen.

Farbverschiebung

Farbverschiebung bezeichnet eine unerwünschte Änderung im Farbton oder der Chromatizität des LED-Lichts im Laufe der Zeit. LEDs können allmähliche oder plötzliche Farbveränderungen erfahren, meist durch Abbau der Phosphorschicht, der Linsenmaterialien oder des Halbleiters.

Die Messung erfolgt mit Kennzahlen wie der korrelierten Farbtemperatur (CCT) und CIE-Chromatizitätskoordinaten. Selbst geringe Verschiebungen können in Anwendungen wie Museen, Einzelhandel oder Luftfahrt problematisch sein und Sicherheit oder Ästhetik beeinträchtigen.

Ursachen sind u. a. Hitze, UV-Strahlung, Umweltkontaminationen oder minderwertige Materialien. Die Überwachung der Farbstabilität ist in regulierten oder hochsichtbaren Bereichen unerlässlich, und fortschrittliche Produkte bieten erweiterte Testdaten zur Farbverschiebung.

Nutzlebensdauer

Die Nutzlebensdauer definiert den Zeitraum, in dem ein LED-Produkt die Leistungsanforderungen der Anwendung erfüllt – typischerweise bis zum Unterschreiten eines Lumen-Erhalt-Schwellenwerts (L70, L80, L90) oder bis zur Überschreitung einer zulässigen Farbverschiebung. LEDs können danach zwar weiterhin Licht abgeben, jedoch mit unzureichender Helligkeit oder schlechter Farbe.

In regulierten Anwendungen (z. B. ICAO-Flugfelder) ist die Nutzlebensdauer erreicht, wenn Helligkeit oder Farbe die Vorgaben nicht mehr erfüllen – auch wenn die LED technisch noch funktioniert. Dieses Konzept ist zentral für die Wartungs- und Kostenplanung.

Prüfen Sie stets die Kriterien, nach denen die Nutzlebensdauer eines Produkts definiert ist; viele kritische Anwendungen fordern sowohl Lumen- als auch Farbstabilitätsdaten.

LM-80-Test

LM-80 ist ein standardisierter Test (IES) zur Messung des Lumen-Erhalts von LEDs. Die LEDs werden über mehrere Temperaturen hinweg tausende Stunden betrieben und der Lichtstrom regelmäßig gemessen. LM-80 prognostiziert nicht die Gesamtnutzungsdauer, liefert aber Daten für TM-21-Projektionen.

Hersteller stellen häufig LM-80-Berichte bereit, in denen Lichtstrom, Farbstabilität und Betriebsbedingungen dokumentiert sind. Regulierungsbehörden wie die ICAO verlangen solche Nachweise für die Zulassung. Prüfen Sie LM-80-Daten immer sorgfältig und achten Sie darauf, dass die Laborbedingungen den realen Installationen entsprechen.

TM-21-Projektion

TM-21 ist die Methode zur Extrapolation des langfristigen Lumen-Erhalts aus LM-80-Daten. Da LM-80-Tests zeitlich begrenzt sind, prognostiziert TM-21 mathematisch, wann eine LED ihren L70-, L80- oder L90-Wert erreicht.

TM-21-Projektionen gelten bis zum Sechsfachen der LM-80-Testdauer als zuverlässig. Regulierungsbehörden verlangen TM-21-basierte Lebensdauernachweise zur Sicherstellung der Einhaltung über die angegebenen Wartungsintervalle. Stellen Sie sicher, dass TM-21-Projektionen robuste, verifizierte LM-80-Daten nutzen, die für Ihre Einsatzumgebung relevant sind.

Wie sich die LED-Lebensdauer von herkömmlicher Beleuchtung unterscheidet

LEDs und herkömmliche Beleuchtung unterscheiden sich deutlich in ihrem Ausfall- und Betriebsverhalten. Herkömmliche Lampen erleben häufig einen katastrophalen Ausfall und werden nach der durchschnittlichen Lebensdauer (B50) bewertet. LEDs hingegen fallen selten abrupt aus; ihre Lebensdauer wird durch den allmählichen Lumenverlust (L70, L80, L90) und manchmal durch Farbverschiebung definiert.

Die Wartungsplanung bei LEDs konzentriert sich auf regelmäßige Kontrolle und vorausschauenden Austausch, statt auf den Ausfall zu warten. Das erhöht die Sicherheit und reduziert ungeplante Ausfälle – besonders in kritischen Umgebungen wie der Luftfahrt.

Obwohl LEDs in der Anschaffung teurer sein können, führen ihre längere Nutzlebensdauer und geringerer Wartungsaufwand meist zu niedrigeren Gesamtkosten.

Faktoren, die die reale LED-Lebensdauer beeinflussen

Wärmemanagement (Hitzekontrolle)

Das Wärmemanagement umfasst Konstruktionsmerkmale, die Wärme von LEDs und ihren Treibern ableiten. Hitze ist der Hauptfeind der LED-Lebensdauer: Hohe Temperaturen beschleunigen den Abbau von Halbleiter, Phosphor und Elektronik.

Die Sperrschichttemperatur (an der Chip-Substrat-Verbindung) ist entscheidend – jeder Anstieg um 10 °C kann die erwartete Lebensdauer halbieren. Hochwertige Leuchten verwenden extrudierte Aluminiumkühlkörper, fortschrittliche Materialien und optimierte Designs zur Sicherstellung sicherer Temperaturen. Schlechte Belüftung, hohe Umgebungstemperaturen oder fehlerhafte Installation können schnell zu Leistungsverlust führen.

ICAO und andere Behörden schreiben für die Luftfahrt- und sicherheitskritische Beleuchtung maximale Temperaturen vor, um Sicherheit und Normkonformität zu gewährleisten.

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