LED Lebensdauer

Lang lebe die LED! – Und wie lang ist das jetzt genau?

Die LED hat sich längst durchgesetzt und löst nicht nur im Haushalt veraltete Technologien ab. Besonders Unternehmen haben die LED für sich entdeckt, schließlich zahlt sich der Umstieg bereits nach kurzer Zeit aus.

Dank stetiger Verbesserungen der LED-Technik muss auch niemand der Glühlampe hinterhertrauern. Im Hinblick auf die Energieeffizienz und die Umweltfreundlichkeit liegt die LED sowieso längst vorn. Bereits bei einem Blick auf die Herstellerangaben fällt sofort die grandiose Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden auf.

Aber halten LEDs wirklich so ewig? Wir bringen Licht ins Dunkel.

Was beschreibt die Lebensdauer?

Die Lebensdauer jedes Leuchtmittels wird in der Regel immer in Stunden angegeben. Es gibt zwei unterschiedliche Herangehensweisen, um die Lebensdauer zu bestimmen: Die mittlere Lebensdauer und die Nennlebensdauer.

Nennlebensdauer

Bei Leuchtmitteln wie der LED, Hochdruck-Entladungslampen, Leucht- und Kompaktstofflampen kommt die Nennlebensdauer zum Einsatz. Sie beschreibt, auf welchen Wert der Lichtstrom eines Leuchtmittels nach Ablauf seiner Lebensstunden gesunken ist. Die Angabe erfolgt über den L-Wert. Ist eine Leuchte oder ein Leuchtmittel zum Beispiel mit der Angabe L80 versehen, bedeutet das, dass sie nach Ablauf ihrer Lebensstunden noch 80 Prozent ihrer Helligkeit erreicht.

Mittlere Lebensdauer

Bei herkömmlichen Leuchtmitteln (Glühlampe, Halogenlampe, Niedervolt-Halogenlampe, Energiesparleuchten mit Vorschaltgerät) wird eine mittlere Lebensdauer angegeben.

Sie umfasst den Zeitraum, nach dem 50 Prozent der Leuchtmittel in der kompletten Beleuchtungsanlage ausfallen.

Durchschnittliche Lebensdauer verschiedener Leuchtmittel:

Glühlampe	1.000 h
Halogenlampe (12 V)	2.000 – 4.000 h
Kompaktleuchtstofflampe (Energiesparlampe)	10.000 h
LED	20.000 – 50.000 h

Wieso verlieren Leuchtmittel überhaupt ihre Leuchtkraft?

Bei einem Glüh- oder Halogenleuchtmittel wird der Wolfram-Glühfaden im voranschreitenden Betrieb immer dünner, bis er schließlich reißt.
In Energiesparlampen wird durch eine Reaktion des Gasgemischs Licht erzeugt. Dieses baut sich im Laufe der Zeit ab, bis die Energiesparlampe zum Erliegen kommt.

Bei der LED verhält sich das jedoch völlig anders.

Wie hoch ist die Lebensdauer einer LED?

Allgemein wird die Lebensdauer einer LED in der Regel vom Hersteller in Stunden angegeben. Manche Hersteller geben die Lebensdauer auch in Jahren an. In diesem Fall wird von einem durchschnittlichen täglichen Einsatz von etwa 3 Stunden ausgegangen.

LEDs haben keine Verschleißteile, wie andere herkömmliche Leuchtmittel. Da die LED ein Halbleiter ist, kann sie im Nanosekundenbereich an- und ausgeschalten werden. Sie bleibt vom Ein- und Ausschalten des elektrischen Stroms praktisch unbeeindruckt.

Aber der LED-Chip kann altern. Das äußert sich darin, dass die LED mit der Zeit allmählich dunkler wird. Dieser Vorgang wird als Degradation oder auch Lichtstromrückgang bezeichnet und liegt an dem fortlaufenden Abbau des Halbleiterkristalls.

Durch die Angabe des L- und B- Wertes nach Ablauf der Nennlebensdauer kann das Ausmaß der Degradation gut abgeschätzt werden. Dabei gibt der L-Wert den statistischen Wert des Lichtstromrückganges in Prozent an. Der B-Wert beschreibt die Anzahl der betroffenen LED Module beim Lichtstromrückgang. Markenhersteller verweisen beim B-Wert auf einem Bereich von 10% Ausfallwahrscheinlichkeit.

Teilweise wird auch ein zusätzlicher F- oder C- Wert angegeben. Dabei ist der F-Wert eine Verfeinerung des B-Wertes und gibt die Ausfallrate der LED-Module nach Ablauf der Lebensdauer an.

Der C-Wert beschreibt dahingegen die Anzahl der Totalausfälle.

Beispiel der LED Lebensdauerangabe L-Wert:

Ist ein LED-Panel mit der Angabe Lebensdauer >50.000 h (L70B10) versehen, bedeutet das Folgendes:

Nach Ablauf der 50.000 Stunden beträgt der Lichtstromrückgang L70. Die LED leuchtet also mit 70 Prozent ihres Ausgangslichtstroms weiter, anstatt wie gewöhnliche Lichtquellen schlichtweg auszufallen.

Der B-Wert beschreibt die Anzahl der betroffenen LED-Module. Bei B10 zeigt er also, dass mindestens 90 Prozent der LED-Module den deklarierten Lichtstromerhalt von 70% einhalten. 10 Prozent der LED-Module können einen niedrigeren Lichtstrom aufweisen.

Wie wird die Lebensdauer einer LED getestet?

Natürlich können die LED-Leuchten nicht auf 50.000 Stunden oder gar noch länger getestet werden. 50.000 Stunden entsprächen immerhin 2.083 Tagen bzw. 6 Jahren.

Ein Produkt würde bei einer solchen Testzeit schon längst von mehreren Produktentwicklungen überholt werden, bevor die 50.000 Stunden komplett simuliert worden sind.

Deswegen werden LEDs bei überhöhten Temperaturen im Lichtlabor getestet. Dadurch lässt sich die Lebensdauer in wenigen Stunden realisieren, da der Abbau des LED-Chips schneller voranschreitet. Am Ende der Testphase wird die Lebensdauer dann auf die normale Betriebstemperatur umgerechnet.

Welche Faktoren haben einen Einfluss auf die Lebensdauer der LED?

Die Lebensdauer einer Leuchtdiode ist von verschiedenen äußeren Einflussfaktoren abhängig. Sie können sich sowohl negativ als auch positiv auswirken und somit beeinflussen, ob die LED ihre angegebene Nennlebensdauer erreicht oder gar vorzeitig auszufallen droht.

Strom

LEDs lassen sich in einem bestimmten Strombereich betreiben. Je niedriger nun die Stromzufuhr in diesem Bereich ist, desto weniger Energie und somit auch Wärme wird freigesetzt. Bei einer zu starken Wärmebildung wird die Kristallstruktur innerhalb des LED-Chips belastet und regelrecht deformiert. Die Folge ist eine bedeutend schnellere Alterung des LED-Chips und somit eine deutlich niedrigere Lebensdauer.

Licht & Strahlung

Licht und Strahlung schädigen den LED-Chip zwar nicht unmittelbar, können jedoch das Gehäuse beeinflussen. Bei vielen Gehäusekonstruktionen altert der eingebaute Reflektor bzw. die Abdeckung im Laufe der Zeit. Beispielsweise neigt Polymethylmethacrylat (PMMA) dazu, im Laufe der Zeit gelb zu werden.

Mechanische Einwirkung

Einer mechanischen Einwirkung kann die LED in vielen Situationen ausgesetzt sein: Bei der Herstellung über die Montage bis hin zur Handhabung. Auch bei der Verwendung bestimmter Materialien, die bei großen Temperaturschwankungen mechanische Kräfte entwickeln, kann dieser Effekt auftreten.

Temperatur

Wenn Licht erzeugt wird, entsteht auch Wärme. Sie wirkt sich sowohl auf die Lebensdauer als auch auf den Lichtstrom aus. Deswegen ist es wichtig, die Wärme gezielt über Kühlkörper aus der LED-Leuchte abzuleiten. Immerhin beschleunigt eine höhere Betriebstemperatur den Alterungsprozess des LED-Chips deutlich.

Feuchtigkeit

Nicht die LED selbst, aber verschiedene Metallteile, Anschlüsse und elektronische Bauteile reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit. Sie können korrodieren und dadurch zum Ausfall der Leuchtdiode führen. Eine geeignete Materialauswahl kann diesen Fall vermeiden.

Den Schutz der Leuchte gegen das Eindringen von Wasser erkennen Sie an der zweiten Ziffer der IP-Schutzart.

Chemikalien

Laut einer Studie des LED-Chip-Herstellers Cree haben verschiedene Chemikalien einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer der LED:

Korrosive Atmosphäre (hoher Schwefeldioxidgehalt)
Schwimmbecken mit mittlerem Chloridgehalt
Küstenklima mit mittlerem Salzgehalt
Methylacetat (Entsteht bei der Herstellung von Essigsäure)
Cyanacrylate (Superkleber)
Formaldehyde / Butadien

Sind alle LEDs gleich? Halten alle gleich lang?

Wie aussagekräftig die Angabe der Lebensdauer einer LED ist, hängt leider stark vom Hersteller ab. Manche versuchen ihre billig produzierten LEDs durch falsche oder fehlende Verpackungsangaben aufzupeppen. Diese schwarzen Schafe erkennen Sie meist an diesen Gesichtspunkten:

Sie vergeben für ihre Produkte zum Beispiel keine zusätzlichen Garantieleistungen, die über die gesetzliche Mindestgewährleistung hinausgeht. Diese beträgt in Deutschland 24 Monate. Hochwertige LEDs werden hingegen mit großzügigen Garantieleistungen von 3 bis 5 Jahren vertrieben.
Sie verzichten zunehmend auf die Angabe des L- und B- Wertes. Dadurch kann der Kunde dann nicht abschätzen, wie sich die LED am Ende ihrer Nennlebensdauer verhält und wie viele LED-Leuchten von einem Ausfall betroffen sein können.