So funktionieren LED Lampen – Einfache Erklärung der LED Technik

So funktionieren LED Lampen – Einfache Erklärung der LED Technik

In den vergangenen Jahren hat sich die LED Technik immer mehr auf dem Markt durchgesetzt. Es gibt viele Vorteile, die LED Lampen ihren Nutzern bieten und das in allen Lebensbereichen der Beleuchtung. Allerdings fragen sich immer mehr Nutzer, wie diese Form der LED Technik eigentlich funktioniert. In diesem kleinen Ratgeber möchten wir Ihnen kurz aufzeigen, was die LED Technik ist und wie diese Technik funktioniert.

So funktioniert eine LED!

Beginnen wir damit was LED eigentlich bedeutet. Übersetzt steht die Abkürzung LED für light-emitting diode also licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement. Dies hört sich im ersten Augenblick schwieriger an, als es eigentlich ist. Doch gerade dieser Begriff ist es, der die grundlegende Funktionsweise der LED beschreibt und besagt, aus welchen Komponenten die LED besteht. Die Anode, die Kathode, der LED-Chip selbst, das Bonddraht, eine Reflektorwanne und auch die Kunststofflinse gehören zu den wichtigsten Komponenten der LED.

Der Aufbau der LED Lampe

Der LED Chip befindet sich immer in einer kleinen Reflektorwanne, die wiederum auf einer Kathode liegt. Der Golddraht, der auch als Bonddraht bekannt ist, stellt dann den Stromfluss zwischen der Anode und der Kathode her. Die Linse besteht aus einem Kunststoff und sorgt demnach für eine gleichmäßige und gute Lichtverteilung. Der LED Chip spielt jedoch eine sehr wichtige Rolle bei der LED Lampe. Dieser ist als Halbleiterkristall bekannt und besteht aus zwei Schichten.
Dieser LED Chip besitzt zugleich eine Kantenlänge von etwa 1 mm. Er strahlt das Licht daher punktförmig ab. Nur durch die Reflektorwand kann das Licht auf die obere Hälfte der Leuchtiode gelenkt werden, sodass je nach Beschaffenheit eine entsprechende Verteilung des Lichts im Raum erfolgt. Hinzu kommt, dass LED aufgrund ihres Kunststoffverbunds gegen Vibrationen und Stöße geschützt ist.

Gibt es noch andere LED Typen, als die bereits genannte?

Die grundlegende Funktionsweise haben wir bereits beschrieben. Es gibt jedoch noch einige Unterarten der LED. Überwiegend werden für diese SMD LED´s oder auch COB LED´s benutzt.

Die SMD LED´s können direkt auf den Leiterplatten des Leuchtmittels befestigt werden. Das Gehäuse dient bei dieser Bauform als Kühlkörper für den jeweiligen LED Chip. Dadurch ist eine Wärmeableitung möglich, sodass die Temperatur im LED Chip selbst sinkt. Durch diese optimale Kühlung ist es möglich, dass man die LED mit höherem Strom betreiben kann. Durch diese erhöhte Stromnutzung erreicht man eine deutlich höhere Effizienz.
Hinzu kommt das diese Variante besonders kompakt ist und heutzutage in den meisten Leuchtmitteln verbaut werden. Meistens sind es die LED Leuchten mit einem hohen Abstrahlwinkel, die mit einer SMD LED ausgestattet sind.

Die COB LED sind sozusagen die Weiterentwicklung der SMD Variante. Bei dieser Möglichkeit wird der LED-Chip direkt mit einem Wärmeleitkleber auf eine Leitplatte befestigt. Durch diesen direkten Kontakt kann die eigentliche Verlustleiter noch besser abgeleitet werden. Sogar die Kühlung wird bei dieser LED nochmals verbessert.

Wie funktioniert die LED Lampe nun genau?

Im Vergleich zu einigen anderen Leuchtmitteln ist die LED Lampe deutlich komplexer. Sie besitzt schließlich mehrere Leuchtdioden und noch viele weitere Komponente, zu denen die folgenden gehören:

  • Der LED Treiber
  • Das Netzteil
  • Die Optik

Wie der Aufbau der LED grundsätzlich ist, haben wir bereits in den vorherigen Absätzen deutlich beschrieben. Überwiegend werden bei den Retrofit LED Leuchtmitteln die SMD LED´s eingesetzt.

LED Lampen erzeugen eine bestimmte Betriebsspannung

Die klassischen LED Lampen erzeugen eine Netzspannung von 230 Volt. Es gibt aber auch Lampen, die mit 12 Volt oder 24 Volt Niederspannung arbeiten. Für diese Netzspannungen haben die LED´s ein eingebautes Netzteil vorhanden. Bei den Lampen mit einer Niedervoltspannung ist kein integriertes Netzteil vorhanden. Diese Leuchten müssen an ein externes Trafo angeschlossen werden.

Die LED Treiber als reine Stromquelle

Der Halbleiterchip in der LED muss immer an seinem Arbeitspunkt betrieben werden. Nur wenn das der Fall ist kann ein hoher Wirkungsgrad entstehen und demnach auch eine konstante Helligkeit erreicht werden. Die Leuchtiode wird daher immer an seiner Konstantstromquelle betrieben.
Diese Quelle nennt sich LED Treiber. Es gibt einige Hochvolt Lampen bei der Netzteil und auch Treiber miteinander vereint sind. Diese werden als LED Vorschaltgerät bezeichnet.

Gute Lichtmischung ermöglicht weißes Licht

Es gibt einfach für alle Beleuchtungszwecke und für jedes Ambiente die entsprechende Lichtfarbe. Meistens wird aber auch weißes Licht benötigt. Dieses kann man bei einer LED jedoch nicht direkt erzeugen. Es gibt allerdings eine sehr gute Möglichkeit, um weißes Licht zu erzeugen. In diesem Bereich muss man drei LED´s miteinander mischen. Die drei Farben rot, grün und blau werden für diese Mischung benötigt. Aufgrund der unterschiedlichen Helligkeit kann man mit dieser Kombination, neben dem gewünschten weiß auch jede andere RGB Farbe zusammenstellen beziehungsweise einstellen. Leider sind diese Varianten auch die teuersten unter den LED´s.

Aufgrund dessen wird das weiße Licht bei den meisten Leuchten über einen anderen Weg erzeugt. Oftmals kommen blaue LED-Chips zum Einsatz, die mit einer zusätzlichen Phosphorschicht versehen sind. Kombiniert man das Blau mit einer gelben Phosphorschicht kann man eine perfekte Lichtmischung erzeugen, durch die weißes Licht erscheint. Durch diesen Herstellungsprozess kann man auch die Farbtemperatur bestimmen. LED Lampen werden schließlich in kaltweiß, neutralweiß und warmweiß unterteilt. Mit der richtigen Lichtmischung lassen sich die verschiedenen Farbtemperaturen gut herstellen.

Neben diesen Fakten kommt es natürlich auch auf die Optik des Lichtes an. Die LED Lampen sorgen schließlich für eine ideale Lichtverteilung. Bei den meisten Lampen sind sogenannte Streulinsen vorhanden. Bei anderen Lampen wiederum sind Diffusionsscheiben enthalten. Über diese beiden Bauteile lässt sich der sogenannte Abstrahlwinkel sehr gut einstellen. Dieser sorgt für eine homogene Abstrahlung. Je nach Lampenform lässt sich eine ideale Optik herstellen.

Das Fazit

Es ist nicht schwierig einen konkreten Überblick darüber zu bekommen, wie LED Lampen funktionierten und wie sie aufgebaut sind. Grundsätzlich sind die Leuchtmittel sehr komplex. Auch die Vorteile und Möglichkeiten der LED Technik sind entscheidend. Schließlich stellt die LED Technik viele andere komplett in den Schatten. Heutzutage rüsten immer mehr Menschen auf LED´s um, da diese nicht nur viel sparsamer sind, sondern generell deutliche Vorteile bieten können. Auch die Farbtemperaturen und die Lichtgebung an sich spricht für sich, sodass LED Lampen im eigenen Wohnraum deutlich interessanter sind.

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