Moderne Lampen haben zunehmend LED-Technologie übernommen, angetrieben von ihrer beeindruckenden Effizienz und Langlebigkeit. Der Wechsel zur LED-Beleuchtung wurde durch die überlegene Umwandlungseffizienz von elektrischer zu optischer Leistung und deren verlängerte Lebensdauer angetrieben. Phosphorumgewandelte LEDs bieten eine Lichtwirkungspotenzial von 255 lm/W und eine praktische Wirkungsrate von nahe 200 lm/W, was traditionelle Halogen-, Leuchtstoff- und Metallhalogenidlampen deutlich übertrifft. Bei optimalen thermischen und elektrischen Bedingungen können LEDs eine L70-Lebensdauer von bis zu 200.000 Stunden erreichen, was einen erheblichen Leistungs- und Zuverlässigkeitssprung darstellt.
Zentrale Prinzipien der LED-Technologie:
Injektionselektrolumineszenz:
LEDs funktionieren basierend auf Injektionselektrolumineszenz in Halbleiterbauelementen. Wenn eine Vorwärtsvorspannung über die n-dotierten und p-dotierten Schichten der Diode angewendet wird, rekombinieren sich die Trägerelektronen der n-dotierten Schicht mit Löchern der p-dotierten Schicht im aktiven Bereich. Diese Strahlungsrekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Dieser Mechanismus erzeugt schmalbandige Emission, was zu spezifischen Farben wie Rot, Blau, Grün oder Violett führt.
Materialauswahl:
Indium-Galliumnitrid (InGaN), ein direkter Bandlücke-Halbleiter, wird häufig zur Herstellung hocheffizienter LED-Chips verwendet. InGaN-basierte blaue oder violette LEDs benötigen aufgrund ihrer engen spektralen Verteilung Wellenlängenwandler, um ihr Emissionsprofil zu erweitern. Dieser Umwandlungsprozess erzeugt weißes Licht, das vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen wird. Phosphor-umgewandelte blaue InGaN-LEDs, oft als blaue Pump-LEDs bezeichnet, erreichen eine hohe Wirksamkeit, indem sie schmalwelliges Licht mit Phosphoren unterschiedlicher Zusammensetzung kombinieren, um unterschiedliche spektrale Qualitäten von weißem Licht zu erzeugen.
Spektrale Leistungsverteilung (SPD):
Die Möglichkeit, die spektrale Leistungsverteilung (SPD) von LED-Licht anzupassen, ist ein großer Vorteil. SPD beschreibt die Menge der Strahlungsenergie, die bei jeder Wellenlänge ausgestrahlt wird, was die Farbwiedergabe und das Erscheinungsbild beeinflusst. LEDs bieten Flexibilität bei der Anpassung der SPD, sodass Downlights Licht mit einer Farbwiedergabeleistung erzeugen können, die mit Glühbirnen und sogar natürlichem Tageslicht bei verschiedenen korrelierten Farbtemperaturen (CCT) vergleichbar ist. Diese Anpassungsfähigkeit ist für Innenbeleuchtungsanwendungen entscheidend, da sie beeinflusst, wie Objekte und Umgebungen wahrgenommen werden.
Reduzierte UV- und IR-Emissionen:
LEDs haben einen bemerkenswerten Vorteil, da sie vernachlässigbar ultraviolette (UV-)Strahlung (<5 μW/lm) und keine Infrarotstrahlung (IR) erzeugen. UV- und IR-Emissionen können lichtempfindliche Materialien wie Museumsgegenstände, Einzelhandelswaren und Lebensmittel schädigen. Durch die Minimierung dieser Emissionen helfen LEDs, die Integrität sensibler Gegenstände zu bewahren und die Gesamtqualität der Beleuchtung in verschiedenen Umgebungen zu verbessern.
Zusammenfassend bietet der Fortschritt in der LED-Technologie hocheffiziente, langlebige und anpassbare Beleuchtungslösungen. Ihre Fähigkeit, hochwertiges Licht mit minimalen UV- und IR-Emissionen zu erzeugen, macht sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen und verbessert sowohl die Funktionalität als auch die Konservierung.
