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Wie effizient sind LED Lampen?

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Eingestellt 27, Mär 2014 in Energiewende von Nicole Münzinger (687 Punkte)
   

2 Antworten

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Beantwortet 27, Mär 2014 von Erhard Renz (699 Punkte)

Auf diese Frage kann ich heute nur mit einem Artikel von meinem Energieblogger Freund Andreas antworten: Energynet.de
Er berichtet von einem neuen Effizienz Weltrekord bei LED und weist auf die Messe in Frankfurt hin Light & Building die nächste Woche stattfindet.

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Beantwortet 28, Mär 2014 von Andreas Kühl (181 Punkte)

Da antworte ich gerne selber mit einem Auszug meines Blog-Beitrags vom 27.03.2014

Wie effizient sind LED?
Was bedeutet das genau und wie effizient sind LED wirklich? Nun, LED sind zwar deutlich effizienter als die klassischen Glühbirnen, aber dennoch klingt der Wirkungsgrad der LED Leuchtmittel von ca. 30% nicht besonders beeindruckend. Höher ist der Wirkungsgrad von LED Lampen nicht, auch wenn immer wieder etwas anderes behauptet wird. Der Experte für LED Wolfgang Messer hat immer wieder mit diesem Thema zu kämpfen.
 
Die Schwierigkeiten liegen darin, dass wir unterscheiden müssen zwischen der Effizienz der LED Chips, wie in dem eingangs genannten Weltrekord, und der LED Lampen oder Leuchtmittel, die wir in der Praxis verwenden. Denn wir müssen auch die Leistungsverluste der Vorschalt- und Steuergeräte berücksichtigen. Aber alleine zum Wirkungsgrad der Chips habe ich sehr unterschiedliche Angaben gefunden. Eine Prozentangabe, wie viel elektrische Energie in Licht umgewandelt wird, ist selten zu finden. Diese liegt, noch ohne Vorschalt- und Steuergeräte, bei um die 30%. Wesentlich höhere Angaben können nicht stimmen.
 
Weitere Unterschiede gibt es in der Lichtfarbe, denn die vom Auge wahrgenommene Helligkeit hängt von der Wellenlänge, also der Farbe,  des Lichtes ab. So wirkt eine grün leuchtende LED für uns heller als eine rote LED, trotz einer geringeren Strahlungsleistung. (Quelle LED-Info)
 
Für den Wirkungsgrad der LED wird meistens die Lichtausbeute im Lumen pro Watt angegeben, wie im oben erwähnten Weltrekord im Labor. Dieser ist von der Lichtfarbe abhängig und bei kaltweißen LED deutlich höher als bei warmweißen LED. Zur Erinnerung, der Weltrekord wurde bei einem kaltweißen Licht mit 5150 K gemessen. Rechts ein Bild, das unterschiedliche Energiesparlampen bei verschiedenen Farbtemperaturen anzeigt.
Lichtausbeute von Leuchtmittel in der Praxis
 
Lichtausbeute von Leuchtmittel in der Praxis
In der Praxis liegt die Lichtausbeute von auf dem Markt verfügbaren LED zur Zeit bei 40 bis 100 lm/W. Glühbirnen haben eine Lichtausbeute von 10 – 14 lm/W, Halogenlampen kommen auf 15 bis 20 lm/w und Leuchtstoffröhren auf so 70 bis 90 lm/W.
 
In anderen Einsatzbereichen gibt es weitere Lampen, die eine ähnlich hohe, oder noch höhere, Lichtausbaute erzielen wie LED in der Praxis. Da sind zum Beispiel die Natrumdampflampen, eine Form der Gasentladungslampe, mit einer Lichtausbeute von 150 bis 200 lm/W. Ebenfalls in diese Gruppe der Gasentladungslampen gehören die Halogen-Metalldampflampen, die ebenfalls eine hohe Lichtausbeute von rund 110 lm/W erreichen. Durch die sehr gute Farbwiedergabe werden diese Lampen in der Beleuchtung von Auslagen in Geschäften eingesetzt, aber auch im Theater, bei Filmaufnahmen, in großen Hallen, in Stadien und in Aquarien.
 
Lichtausbeute ist das Maß für Energieeffizienz bei Lampen
Ich hoffe, dass ich zeigen konnte, was Energieeffizienz in der Beleuchtung bedeutet und wie man die Effizienz von LED einordnen muss. Der Weltrekord von Cree war mir dazu ein gutes Beispiel, wobei ich nicht weiter auf den physikalischen maximal erreichbaren Wert eingegangen bin.
Kommentiert 28, Mär 2014 von TheBug (10 Punkte)
Na da fehlen für mich aber schon einige Details.

Das physikalische Maximum liegt bei etwa 350-360 lm/W, variiert aber mit der Lichtfarbe, da Lumen halt ein physiologisches Maß sind. In dem Fall würde dann die gesamte Leistung als Licht abgegeben. So gesehen ist der von Cree erreichte Wert ziemlich beeindruckend.

Die Effizienz von LEDs sinkt mit steigendem Strom und mit steigender Chiptemperatur. Lange Zeit haben alle Hersteller die Effizienz ihrer LEDs gerne bei 25°C Chiptemperatur und 350 mA angegeben, auch wenn die LED z.B. für maximal 3 A spezifiziert war. Da blieben dann im realen Betrieb von 120 lm/W oft nur 90 übrig.

Seit einiger Zeit geben aber mehrere Hersteller die Werte bei realistischen Chiptemperaturen wie 70 oder 80°C an und so spezifizierte LEDs sind mittlerweile mit 140 lm/W und mehr zu haben.

Diese hochwertigen LEDs werden aber nur in den wenigsten Leuchten verbaut. Dazu kommt noch, dass die Vorschaltgeräte nicht unbedingt die gleiche Qualität wie die LEDs haben. Gerade wenn man LED Leuchten im Baumarkt kauft wird man eher bei 25-30% Effizienz liegen. Aber im höherpreisigen Bereich sind Effizienzen von 40% durchaus zu finden.

"Efficacy" ist der Begriff für die Gesamteffizienz einer Leuchte, also wie viel Licht wirklich aus der Leuchte heraus kommt. Da haben LEDs gegenüber anderen Lichtquellen meistens einen erheblichen Vorteil, da sie das Licht gerichtet abgeben und nicht durch Reflektoren usw. Licht verloren geht.
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