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Die LED-Module zeichnen sich durch eine deutlich bessere Energieeffizienz aus als klassische und energieeffiziente Glühbirnen und erzeugen einen Lichtstrom mit höherer Leistung bei geringerem Energieverbrauch. Dabei sind die LEDs voll steuerbar, wodurch eine Kontrolle der LED-Module mit entsprechenden Dimmern und LED-Steuergeräten möglich ist. Ein weiterer Vorteil der LED-Module ist die gleichmäßige Lichtverteilung. Dadurch gibt es keine negativen Effekte der helleren Felder, die bei klassischen Lampen auftreten.

drei Glühlampen (links) und ein LED-Modul (rechts) im gleichen Gehäuse

Darüber hinaus senkt die lange Lebensdauer von LEDs, die mehr als 50 Tsd. Stunden betragen kann, die Betriebskosten des Beleuchtungssystems erheblich, wenn LEDs eingesetzt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen, die ca. 12 - 15 Tsd. Stunden leuchten.

Es handelt sich um eine Modifikation alter Lampen, die für klassische oder Halogenglühbirnen bestimmt sind, durch das Entfernen der alten Innenkonstruktion und die Installation einer neuen Innenkonstruktion.

LEDifizierung in mehreren Schritten:

        Alte Lampe                       Demontage der alten Installation       Montage eines neuen Netzteils

     Montage des Moduls                          LED-Modul-Test                      Zusammenfügen der Teile

Es ist nicht möglich, LEDs mit der gleichen Farbtemperatur herzustellen. Unter anderem deshalb nutzen Firmen, die LEDs herstellen, die Zusammenfassung in einem sogenannten Bin (Behälter), einer Sammlung von LEDs mit sehr ähnlichen Parametern. Die Farbdifferenzen zwischen den einzelnen LEDs werden mit der MacAdam-Elipse beschrieben. Die MacAdam-Skala ist abhängig von der Größe der Ellipsenoberfläche in Ebenen unterteilt. Während die meisten Menschen keine geringfügigen Unterschiede zwischen den Farben bemerken, befinden sich diese LED-Lichtquellen im MacAdam Level One (1SDCM). Werden die Farbdifferenzen immer größer, steigt die Zahl der Ebene. Dabei ist das Oberflächenfeld der zweiten MacAdam-Elipse (2SDCM) doppelt so groß wie das der ersten Elipse usw. So können z. B. Differenzen bei LED 3000K bei 1SDCM bis zu 30 K auftreten. Bei der Ebene 4SDCM sollten die Differenzen kleiner als ±100K sein.

Trotz der sehr fortgeschrittenen Produktion von optoelektronischen Bauteilen, die Licht von gleicher Farbe erzeugen, unterscheiden sich ihre Parameter leicht voneinander. Zur Gruppierung von LEDs mit sehr ähnlichen Parametern werden Binning-Sektionen verwendet. Die Bereiche, auf deren Grundlage die LED-Lichtquellen unterteilt werden, werden vom Hersteller individuell festgelegt. Dies kann ein ANSI-, MacAdam- oder ein anderes Binning sein.

Die am häufigsten auf dem Markt vorkommenden Farbtemperaturen sind 2700K, 3000K,4000K und 5000K. Die beste Wahl ist ein LED-Modul in einem der oben genannten Farbtöne, da diese leicht zugänglich sind und eine Herstellung mit dem gleichen oder ähnlichen Bin möglich ist. Seltener werden LEDs mit Farbtemperaturen von 2200, 2400K, 3500K, 4500K, 5700K, 6500K und höher verwendet. Bei diesen Farbtönen der LED-Lichtquellen kann es zu einem Problem mit der Verfügbarkeit kommen und sie können wesentlich teurer als Standard-LEDs sein. Die Wahl der LED-Module mit einem bestimmten Farbtemperatur-Wert hängt dagegen ausschließlich von den individuellen Vorlieben und Bedürfnissen ab. Eine gute Lösung kann die Wahl der Dynamic White-Module mit dynamischer Farbtemperaturregelung sein. Die Farbe des weißen Lichts hat einen sehr großen Einfluss auf das Wohlbefinden und eine richtige Farbauswahl ist der Schlüssel zur effektivsten Nutzung der Zeit.

Bei Gleichstromversorgung, unabhängig davon, wie viele LED-Module in einer Reihe mit dem Netzteil verbunden sind, fließt immer ein Strom mit dem gleichen Wert. Der Strom muss am Ausgang des Netzteils konstant gehalten werden und die Ausgangsspannung muss an den Typ der angeschlossenen LED-Lichtquelle angepasst sein. Die CC-Module verfügen über keine Stromstabilisatoren und geringere Verluste ergeben sich aus der Einzelstromregulierung im Netzteil. Ein Problem kann entstehen, wenn bei einer Änderung der Parameter von LED-Lampen oder deren Rekonfiguration eine Stromquelle ausgetauscht werden muss.

Bei einer Konstantstromversorgung verschwindet die Begrenzung auf Gleichstrom an LED-Modulen. Dadurch kann eine beliebige Anzahl von LED-Lichtquellen miteinander verbunden werden, sofern ihre Gesamtleistung die Leistung der Versorgungsquelle nicht übersteigt. Der Hauptvorteil von CV-Modulen besteht darin, dass das Netzteil bei der Neukonfiguration der Leuchte nicht ausgetauscht werden muss. Die Spannung am Ausgang des Netzteils ist konstant, nur die Stromaufnahme aus der Quelle ändert sich je nach den angeschlossenen LED-Modulen. Diese Art der Stromversorgung zeichnet sich durch eine einfachere und kostengünstigere Steuerung der LED-Beleuchtung aus. Die Spannungsstabilisierung in der Stromversorgung und die Stabilisierung des Stroms an LED-Modulen führen jedoch zu höheren Leistungsverlusten als bei einer Gleichstromversorgung.

Nach der Auswahl des entsprechenden LED-Moduls und der optionalen Ausstattung kann mit der LEDifizierung begonnen werden.

         VORHER:                      NACHHER:           

Der erste Schritt ist das Entfernen aller unnötigen Elemente aus der Lampe, gefolgt von der Verteilung der Elemente. Zur Montage von LED-Modulen, LED-Steuergeräten und Netzteilen können spezielle Magnete verwendet werden. Signifikante Erleichterung der LED-Bearbeitung der alten Lampe.

Das Netzteil, das LED-Steuergerät etc. können so in der Mitte der Lampe montiert werden, dass sie sich unter dem LED-Modul befinden. Es kann jedoch passieren, dass durch diese Lösung das LED-Modul zu nah an das lichtstreuende Glas montiert wird. Dadurch können hellere Kreise oder Lichtpunkte sichtbar werden. Die Lösung kann darin bestehen, ein Netzteil und ein LED-Treiber direkt neben der Seitenwand oder außerhalb der Leuchte zu montieren, wodurch das LED-Modul ausreichend vom Glas entfernt ist. Eine korrekt ausgeführte LEDifizierung ermöglicht es, eine perfekt einheitliche Beleuchtung auf der gesamten Glasfläche der jeweiligen Leuchte zu erreichen.

Intelligente Beleuchtung ist eine innovative Technologie, ein System, das auf eine hohe Energieeffizienz und den Komfort der Nutzer ausgelegt ist. Diese Technologie umfasst moderne Hochleistungsgeräte und autonome LED-Steuergeräte. Diese passen ihre Parameter auf die Arbeitsbedingungen an, einschließlich der Anzahl der Personen im Raum, der Intensität des Sonnenlichts usw. Das Steuergerät verwendet drahtlose Übertragungen (z. B. Bluetooth, ZigBee, Thread, Lightify, IR) und drahtgebundene Übertragungen (z. B. DMX, Dali), KNX / EiB, 1-10 V) und verschiedene Sensoren (z. B. HF, PIR). Ein wichtiges Element der intelligenten Beleuchtung sind die Modularität und einfache Rekonfiguration des Steuersystems. Dieses System wird am häufigsten für praktische und ästhetische Zwecke verwendet. Es umfasst auch eine Sonderbeleuchtung, Akzentbeleuchtung, Allgemein- und Nutzbeleuchtung.

Auf dem Markt gibt es viele verschiedene Typen von LED-Steuergeräten. Beginnend von Standard-Tastendimmern, über Berührungsdimmer ohne mechanische Teile, bis hin zu nicht berührungsbedürftigen Steuergeräten, die auf Näherungssensoren basieren oder die Bewegung im Sichtfeld ihrer Sensoren detektieren. Für die LED-Beleuchtung werden auch LED-Steuergeräte eingesetzt, die eine Funksteuerung und Standards wie Dali, KNX/EIB,DMX, WiFi, Bluetooth, IR usw. verwenden. Oft werden LED-Steuergeräte in Form kleiner intelligenter Module direkt auf eine PCB-Platte montiert.

Die RGB-Module bestehen ausschließlich aus roten, grünen und blauen oder dreifarbigen LEDs. Durch die Verwendung dieser LEDs kann fast jede Farbe des sichtbaren Lichts erreicht werden. Die LED-, RGBW- und RGBA-Module haben zusätzliche LEDs. Bei den RGBW-Modulen handelt es sich am häufigsten um weiße LEDs mit kalter Farbtemperatur (ca. 5700K). Sie erhöhen die Intensität der weißen LEDs und haben einen wesentlich besseren CRI-Farbwiedergabefaktor im Vergleich zu den RGB-Modulen. Das Spektrum des von diesen Quellen mit einem weißen Farbton erzeugten Lichts ist sehr selektiv. In den RGBA-Modulen werden zusätzliche LEDs in der Farbe Amber verwendet. Das von ihnen erzeugte LED-Licht beeinflusst die Sättigung anderer Farben, wodurch sie eher pastellfarben erscheinen.

Die meisten Konstantstrom- und Konstantspannungs-LED-Module sowie ein Teil der Power-LED-Module mit Hochleistungs-LEDs erfordern keine zusätzliche Kühlung in Form eines Radiators. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die LED-Module entsprechend belüftet werden müssen. Die Temperatur am Tc-Kontrollpunkt oder in der Plattenmitte darf 70 °C nicht überschreiten. Bei höheren Temperaturen müssen passive Kühlkörper oder eine aktive Kühlung eingesetzt werden. Bei den meisten 230 V AC-Modulen und einigen anderen LED-Modulen ist dagegen ein zusätzlicher Radiator erforderlich, der überschüssige Wärme ableitet. Ein entsprechend angepasster Radiator sollte Wärmeenergie abführen können. Passive Radiatoren zeichnen sich durch eine geringere Energieeffizienz aus als eine aktive Kühlung, erzeugen jedoch keine Geräusche.

Die Betriebstemperatur beeinflusst die Parameter der LED, die auf den LED-Modulen angebracht sind. Eine zu hohe Temperatur an den Chips verkürzt die Lebensdauer der LEDs. Ihre Intensität sinkt also viel schneller auf ein Niveau von 80 % oder 70 % zurück, das durch die entsprechenden Normen bestimmt wurde und die Lebensdauer der LEDs beschreibt. Die Zeit, nach der die Intensität auf diese Werte sinkt, wird als L80- bzw. L70-Parameter definiert. Zur Verlängerung der Lebensdauer von LED-Modulen kann eine geeignete Kühlung in Form eines Radiators verwendet werden. Diese Behandlung verlängert die Lebensdauer von LED-Dioden sogar mehrfach, wenn die Temperatur an den Chips entsprechend niedrig ist. Zusätzlich wirkt sich der Temperaturanstieg negativ auf andere Parameter der LEDs aus, wie z. B. die Leuchtdichte, Energieeffizienz, Widerstandsfähigkeit usw. Der Parameter, der die Lebensdauer der LEDs bestimmt, gibt nicht an, wann die Dioden ganz aufhören zu leuchten, sondern nur, wann der Lichtstrom, der nicht unter bestimmten Bedingungen erzeugt wird, auf ein in der Norm definiertes Niveau sinkt.

COB-Dioden (Chip on Board) sind LED-Dioden, die aus einer sehr großen Anzahl von Chips bestehen, die unter einem Luminophor geschlossen sind. Der größte Nachteil einer solchen Lösung ist die Abfuhr der erzeugten Wärme. Weitere Probleme, die mit den COB-Dioden verbunden sind, sind nicht standardmäßige Eingangsstromwerte und ihre Anpassung an Standardnetzteile oder LED-Steuergeräte. Eine bessere Lösung kann der Einsatz mehrerer mittlerer oder hoher LEDs als Ersatz für COB-LEDs sein. Solche LED-Module strahlen die Wärme besser ab und sind für die individuellen Bedürfnisse des Kunden ausgelegt. Es gibt viele COB-Ersatzprodukte auf dem Markt, wie z. B. SCOB oder SKOT mit größerer Leistung.

Optiken werden für verschiedene Zwecke verwendet, z. B. zum Fokussieren, Verwischen von Licht, Schützen von LEDs usw. Durch Ändern der optischen Parameter des von LED-Modulen erzeugten Lichts in Abhängigkeit von Material, Form usw. werden in LED-Lampen milchige, durchscheinende und transparente Diffusoren verwendet. Milchoptiken streuen LED-Licht viel besser als halbtransparentes Licht, dämpfen es jedoch stärker. Neben dem Material, aus dem Optiken hergestellt wurden, hat die Optikform Einfluss auf die Parameter. Die Linse fokussiert oder streut den Lichtstrom, indem sie das Licht bricht. Zum Fokussieren werden auch Scheinwerfer verwendet, deren reflektierende Oberfläche den Lichtstrahl in die gewünschte Richtung reflektiert. Der Nachteil der Optik ist die Verringerung der Gesamtleuchtdichte, der Lichtstromleistung, des Wirkungsgrads und des Halbwinkelwerts. Ein wichtiges Element bei der Gestaltung von LED-Lampen ist die optimale Abstimmung von LED-Modulen, Optiken und speziellen Haltern für deren Anschluss. Eine falsche Auswahl dieser Elemente verschlechtert die Effizienz und kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung des LED-Lichts führen.

Die Methode der Verbindung von LED-Modulen hängt von ihrer Konstruktion ab. In der Regel können die CV-LED-Module mit Konstantspannung und 230 V Wechselstrom nur parallelgeschaltet werden. Bei seriellen Verbindungen können LED-Lichtquellen beschädigt oder zerstört werden. Die CC-Konstantstrom-LED-Module sollten hingegen entweder in einer Reihe oder parallelgeschaltet werden, so dass in jeder Reihe die gleiche Anzahl von Modulen mit den gleichen Parametern vorhanden ist. CC- und CV-LED-Module erfordern den Einsatz von LED-Netzteilen, optional auch zusätzliche LED-Steuergeräte. Diese Geräte müssen für den Betrieb mit LEDs geeignet sein. LED-Module, Netzteile und LED-Steuergeräte müssen entsprechend der Polarisation angeschlossen werden. Die gegenläufige Polarisierung ist sehr gefährlich für ortsfeste elektronische Geräte.

A)                                                                                                         B)

C)                                                                                                          D)

A – Reihenschaltung von CC-Modulen, B – Verbindung von CC-, C- und D-Modulen in Reihe und parallel

C und D – Kombination von CV-Modulen

Mit LED-Steuergeräten können komplexe Beleuchtungen erzeugt werden. Bei der Auswahl des LED-Controllers ist auf Art und Parameter der zu verbindenden LED-Module zu achten. Die maximale Spannung und der maximale Strom des LED-Steuergerätes müssen größer sein als der Gesamtwert, der für den ordnungsgemäßen Betrieb aller angeschlossenen LED-Lichtquellen erforderlich ist. Es ist wichtig, Konstantstrom- und Konstantspannungs-LED-Module, -Netzteile, -LED-Steuergeräte usw. nicht zu verbinden, da sie nicht miteinander kompatibel sind. Für die RGBW-Module sind LED-Controller mit vier Steuerkanälen erforderlich. Anschließend verlangen die RGB-, Dynamic White-, Mono-LED-Module einen Steuerkanal weniger als das zuvor genannte LED-Modul. Es ist auch möglich, mehrere Mono-LED-Module für LED-Steuergeräte mit mehreren Kanälen zu verbinden. So kann z.B. der 4-Kanal LED-Controller die Funktion von vier Dimmern erfüllen. Die Art und Weise der Steuerung hängt von den individuellen Bedürfnissen des Nutzers ab. Sie können aus vielen verschiedenen drahtgebundenen und drahtlosen Systemen wählen. Zu den drahtgebundenen Systemen gehören DMX-, Dali-, KNX / EiB-, 1-10-V-Steuergeräte usw. Für die drahtlose Übertragung in LED-Steuergeräten werden jedoch Funksteuerungen und verschiedene Standards verwendet, einschließlich ZigBee, Thread, Lightify IR, Bluetooth. Es gibt auch LED-Steuergeräte mit externen oder integrierten Sensoren wie Bewegungs-, Näherungs-, Mikrowellen-, Lichtständesensoren usw. Diese werden am häufigsten für intelligente Beleuchtung verwendet. Um Informationen über die Kompatibilität zu erhalten und eine falsche Anpassung zu vermeiden, wird empfohlen, den Hersteller der LED-Module zu kontaktieren. Auf der Grundlage der langjährigen Erfahrung unserer Händler kann man ein Beleuchtungssystem wählen, das alle Anforderungen erfüllt.

Die PCB-Platten bestehen aus Kunststoffen, meist aus hartem oder elastischem Glas-Epoxy-Laminat FR4. FR4 Laminat zeichnet sich durch eine hohe Beständigkeit gegen hohe Temperaturen im Vergleich zu anderen Laminaten aus. Zusätzlich ist es ein feuerfester und selbstverlöschender Werkstoff. Die MCPCBs sind dagegen aus Metall gefertigt. Meistens handelt es sich dabei um ALUPCB-Aluminium oder COPPERPCB-Kupfer. Solche Platten leiten überschüssige Wärme sehr gut ab oder geben sie an den Kühlkörper weiter. MCPCBs eignen sich ideal für hochleistungsfähige LED-Module oder 230 V AC, sind jedoch teurer und in der Produktion umständlicher.

Die Dynamic White LED-Module haben die Möglichkeit, den Farbton der weißen Farbe zu ändern, da sie weiße LEDs in zwei extremen, angenommenen Farbtemperaturen haben. Das erste LED-Set erzeugt ein weißes, kaltes Licht (CW), das zweite ein warmes Licht (WW). Es wird ein Licht von einer resultierenden Farbfalltemperatur erzeugt. Die Einstellung des Füllfaktors von LEDs mit extremen Farbtönen ermöglicht es, die weißen Lichtfarben im zwischen ihnen bestehenden Bereich zu ändern. Die Erhöhung des Faktors für den CW-Kanal und dessen Reduzierung für den WW-Kanal führen zur Abkühlung des weißen LED-Lichtes. Andererseits ist die Farberwärmung der umgekehrte Prozess. Bei gleichzeitiger Einhaltung des konstanten Wertes der Gesamtversorgungsleistung benötigen die Dynamic White-LED-Module ein spezielles LED-Steuergerät.

Die obigen Eigenschaften zeigen die resultierende Farbtemperatur (Schwarzpunkt) bei verschiedenen Einstellungen des Kanalfüllfaktors.

Ein großer Teil der handelsüblichen LED-Ersatzprodukte wird aus billigen LED-Dioden mit schlechter Qualität, geringer Effizienz und sehr niedriger CRI-Farbwiedergabe (auch unter 60) hergestellt. Ein niedriger Wert dieses Parameters beeinträchtigt die Farbwahrnehmung, kann Beschwerden verursachen und das Sehvermögen beeinträchtigen. Darüber hinaus verfügen die kommerziellen LED-Ersatzsysteme häufig über eingebaute Umformer mit sehr einfachem Aufbau. Die Verwendung solcher Systeme kann Überspannungen verursachen und die Lebensdauer des gesamten LED-Ersatzes verkürzen. Es kann auch eine negative Lichtreflexion beobachtet werden. Professionelle LED-Module verwenden hingegen hochwertige LEDs, zeichnen sich durch einen entsprechenden CRI-Wert (über 80) und einen hohen Energieeffizienzgrad aus, wodurch das LED-Modul mehr Licht von höherer Qualität bei gleicher Nennleistung liefert und weniger Energie in Wärme umgewandelt wird. Neben modernen Dioden werden professionelle LED-Lichtquellen mit angepassten Stabilisierungssystemen entworfen. LED-Module mit direktem Netzanschluss verfügen über Systeme, die Wechselspannung in Konstantspannung mit sehr hoher Effizienz verarbeiten. Und die Konstantspannungs-Module sind mit Stromstabilisatoren ausgestattet, die eine Leistung von bis zu 130 Lumen pro Watt erreichen.

LED-Lichtquellen, die gemäß den Empfehlungen verwendet werden, sind nicht gesundheitsschädlich, aber LED-Ersatzstoffe mit sehr geringem CRI-Wert können das Wohlbefinden beeinträchtigen und die falsche Wahrnehmung der Umgebung verursachen. Daher sollten LED-Module mit CRI-Werten über 80 verwendet werden. Ein weiteres Problem beim Ersatz von LED-Modulen ist das so genannte Flickering, das Lichtflimmern mit einer Frequenz, die von der Frequenz des Stromnetzes abhängt. Bei der Verwendung solcher Ersatzteile ist besonders darauf zu achten, dass sie nicht an einer Stelle montiert werden, wo sich schnell drehende Elemente wie Drehmaschinen oder Bohrmaschinen befinden. Wenn die Frequenz des Flackerns des Lichts mit der Rotationsfrequenz der Geräte übereinstimmt, kann dies einen Effekt erzeugen, bei dem eine Person den Eindruck hat, dass sich die Elemente nicht drehen. Dies ist ein besonders gefährliches Phänomen.