LED Lebensdauer – Was sind 50.000 Stunden wirklich?

LED, LED und nochmals LED – egal wohin man sieht, was man sucht oder was angeboten wird, es dreht sich alles um die LED. Lebensdauerangaben von 20.000 Stunden, 30.000 Stunden oder 50.000 Stunden sind die üblichen Ziele, wenn es um die Lebensdauerangaben von LED geht. Doch was steckt eigentlich dahinter und kann man den Angaben Glauben schenken?

Wie prüft man eine Lebensdauer von 50.000 Stunden?

LED-ModellÜberlegt man sich ein paar Zahlenspiele so kommt man sehr schnell drauf, dass eine Lebensdauersimulation von 50.000 Stunden nur sehr schwer zu machen ist.  Ein Produkt würde bei einem Echtheitstest schon von mehreren Produktentwicklungen überholt werden, bevor die 50.000 Stunden fertig simuliert worden sind. Man benötigt für eine 24-Stunden-Simulation immerhin fast sechs Jahre, im Falle einer echten Simulation. Um dennoch realistischer Werte zu erreichen, wird in einen Lichtlabor die Umgebungstemperatur erhöht. Durch die erhöhte Umgebungstemperatur lässt sich die Lebensdauer in weniger Stunden realisieren und kann dann auf eine normale Raumtemperatur runtergerechnet werden. Ziel und Zweck dieser Maßnahme ist, dass man bei besonders rauen Anwendungsverhältnissen simuliert und herausfindet wie schnell eine LED defekt wird. Dadurch kann die tatsächliche Lebensdauer ermittelt werden. Grob kann man davon ausgehen, dass eine Erhöhung der Testtemperatur um 10 Grad eine Reduzierung der Simulationszeit um 50% gleichgestellt wird.

Warum altert eine LED?

Da eine ideale Produktion nicht durchführbar ist und es in der automatischen Fertigung immer zu kleinen Toleranzen kommt, ist die Alterung einer LED von Fertigungstoleranzen und Ungenauigkeiten geprägt. Der Verlauf der LED Alterung lässt sich durch einen mathemischen Verlauf sehr einfach beschreiben und sieht wie folgt aus:

R(t) = exp(-λt)   Arrhenius Modell

R(t) = Betriebswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit der Zeit t
λ = Fehler-Rate
t = Einschaltdauer
Die Fehlerrate ist wiederum abhängig von der Temperatur.
Simuliert man diese Kennlinie sieht man sehr deutlich, was mit einer LED passiert und dass sich die Qualitätsprodukte erst nach einigen 1.000 Stunden auswirken und zum Ende hin wirklich tragend werden.
LED-Lebensdauer-50000-Stunden-Lichtstrom

 

Wie wird die Lebensdauer einer LED angegeben?

Vielen ist es bekannt, dass eine LED Lebensdauer sehr oft mit 50.000 Stunden angegeben wird. Doch was genau dahinter steckt, ist nicht charakterisiert. Viele Hersteller beginnen damit die Qualität anzugeben und zeigen auf, was die Lebensdauer einer LED ausmacht. Es ist ein Unterschied wie die Lebensdauer der LED charakterisiert wird.

[L70/B10]


L70 bedeutet das 70% des Ausgangslichtstromes nach Ablauf der LED Lebensdauer gewährleistet sind. Damit ist gemeint, dass die LED zwar immer noch funktionstüchtig ist, jedoch nur noch einen geringeren Lichtstrom liefert. Das fürht zu einem schlechteren Beleuchtungsniveau.
B10 beschreibt, dass nach dem Ende der LED Lebensdauer nur 10% der LED ausgefallen sind. Jede LED besteht aus mehreren kleineren LED-Modulen und der Faktor B beschreibt, wie viele LED-Module noch verfügbar sind.
Die Kombination von L und B beschreibt die eigentliche Qualität der LED, da der Verlauf von L exponentiell ist und mit steigender Zeit gravierend ansteigt, ist hier ein Minimum von L70 zu fordern. B beschreibt in einem gewissen Teil die Fertigungsgenauigkeit, da der Ausfall der LED sehr gering sein sollte. Markenhersteller setzten im Bereich von 10% Ausfahlwahrscheinlichkeit die Grenze.
Wie wirkt sich die Lebensdauerangabe auf die Beleuchtungsstärke aus?
Eine Lebensdauerangabe von L70/B10 hat eine gute Beleuchtungsstärke, auch nach dem Ende der Lebensdauer. Ändert man jedoch nur L oder B geringfügig, hat dies große Unterschiede auf die garantierte Qualität der Beleuchtung. Wir zeigen in dieser kurzen Tabelle wie sich verschiedene Lebensdauerangaben auf die eigentliche Ausgangsgröße ändern und warum es sich lohnt, die Angaben der Hersteller vorher genau zu begutachten.


Lebensdauerangabe

Leistung nach Lebensdauer

Bezug auf L70/B10

L70/B10

63%

-

L70/B30

49%

-22%

L70/B50

35%

-44%

L50/B10

45%

-28%

L50/B30

35%

-44%

L50/B50

25%

-60%

Die oben angeführte Tabelle zeigt klar die Unterschied der Lebensdauerangaben und wie die Leistung der Lebensdauer deutlich abnimmt. Anders ausgedrückt hat man bei einer Lebensdauerangabe von L50/B50 lediglich 25% der garantierten Leistung nach dem Ende der Lebensdauer. Eine LED mit 1000 Lumen liefert also nur noch 250 Lumen und ist sicherlich für die Anwendung nicht mehr geeignet.
Kauft man sich ein Produkt mit einer Lebensdauerangabe L70/B10 hat man am Ende garantiert noch 63% der Leistung und somit liefert die LED noch immer ein für die Anwendung brachbares Licht.
Betrachtet man das gesamte Spektrum, welches zur Verfügung steht, so sind die Auswirkungen der Lebensdauerangabe sehr gravierend und man sieht, dass nicht nur die Zahl 50.000 Stunden das ausschlaggebende ist, wenn es um die Lebensdauerangabe geht. Daher lautet der Rat an Sie, dass Sie auf die Lebensdauerangabe achten sollten und gegebenenfalls nachfragen sollten.
LED-Lebensdauer-Beleuchtungsstaerke
In der oben abgeführten Tabelle zeigen wir den Zusammenhang von Lxx/Byy im ganzen Spektrum der verfügbaren Lebensdauerangaben. Alle blau gekennzeichneten Bereiche haben nur noch eine Beleuchtungsstärke unterhalb von 20% des Ausgangswertes. Hier ist die Qualität der Beleuchtung sehr stark gemindert und auch der Nutzen einer LED Beleuchtung wird nicht wirklich wiedergespiegelt.
Im ersten Augenschein ist eine L10/B90 sehr gut. Doch wenn nur 10% der LED noch funktionieren, ist ein garantierter Lichtstrom mit über 90% nicht sehr hilfreich für die Beleuchtung.

Praxisbeispiel für Lebensdauerangabe 50.000 Stunden

Was heißt dass jetzt wirklich für uns, wenn wir eine Lebensdauerangabe haben und was kommt hier wirklich raus.
Ausgangsprodukt ist immer eine LED mit 100% Lichtstrom. Der Lichtstrom kann als Helligkeit bewertet werden und hat die Einheit Lumen. Sehr oft wird nicht mehr Watt angegeben, sondern Lumen, da das passende Leuchtmittel oder die LED Leuchte nur mit den Lumenwerten verglichen werden kann. Lumen beschreibt die von einer Lichtquelle in den Raum ausgestrahlte Lichtmenge. Bei Reflektor-Lampen wird über den Raumwinkel auf Candela umgerechnet da Candela die Lichtmenge bezogen auf einen Bereich beschreibt.

 

Qualitätsprodukt

Schnäppchen

Produkt

LED Leuchtmittel

LED Leuchtmittel

Leistung

5 Watt

5 Watt

Lichtstrom

330 Lumen

290 Lumen

Lebensdauerangabe

[L70/B10]

[L50/B30]

Lebensdauer

50.000 Stunden

50.000 Stunden

Die oben dargestellte Tabelle beschreibt zwei LED Leuchtmittel, die auf den ersten Blick sehr identisch aussehen. Beide haben 5 Watt und liefern im Mittel 310 Lumen, welches kein großer Unterschied ist. Betrachten wir die LED aber nun nach 50.000 Stunden, welche ja die garantierte Lebensdauer ist, kommt man zu einem anderen Ergebnis.

 

Qualitätsprodukt

Schnäppchen

Lichtstrom

231 Lumen

145 Lumen

Ausgefallene LED

10 %

50 %

Tatsächliche Helligkeit

207 Lumen

72 Lumen

Differenz

 

-65 %

Hier sieht die Sache nun etwas anders aus! Das scheinbare Schnäppchen ist kein so großes Angebot mehr. Der Unterschied von 207 Lumen auf 72 Lumen, wirkt sich auch nicht erst nach 50.000 Stunden aus. Es kann davon ausgehen werden, dass ab ca. 10.000 Stunden die Unterschiede sehr gravierend werden und sich eine qualitative LED von einer weniger guten zu unterscheiden beginnt.

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