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Temperaturen haben entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer, auf die Lichtausbeute und auf den Betrieb der LED. Bekannterweise sind niedrige Temperaturen um eine LED-Leuchte, in einer LED-Leuchte und an der LED besser. Auch wenn einige Leuchtenanbieter behaupten, LED´s ohne Wärmeentwicklung einzusetzten, wandeln alle LED´s einen Großteil der eingesetzten Energie in Wärme um. Dieser Wärmeanteil ist bei LED´s aber geringer als bei Glüh- oder Hochdrucklampen. Trotzdem werden auch bei der LED nur knapp 30% der eingesetzte Energie in sichtbares Licht umgewandelt.

Auch wenn bei einer LED der Wärmeanteil an der Gesamtenergie geringer ist als bei Hochdrucklampen, so ist die Baugröße bezüglich der Temperaturableitung ein großer Nachteil. Den über eine relativ kleine Fläche muss die Wärme schnell abgeführt werden, den staut sich die Hitze in einer LED, wird diese unreparabel geschädigt. Die Lebensdauer wird dadurch stark negativ beeinflusst und auch die Lichtausbeute geht bei erhöhter Wärmeeinwirkung stark zurück. Im Normalbetrieb wirken sich hohe Temperaturen unmittebar auf den abgegebenen Lichtstrom aus. Je höher die Temperatur in einer Leuchte ansteigt, um so stärker weichen die Lichtstromwerte von den Werksangaben ab.

 

Die Schädigung der LED durch Wärmeeinwirkung ist vereinfacht so zu erklären: Das zur Lichterzeugung verwendete Halbleitermaterial wird mit verschiedenen Stoffen dotiert. Diese eingebrachtenStoffe sind bei normalen Zimmertemperaturen fest mit dem Halbleitermaterial verbunden. Steigt nun die Temperatur des Halbleitermaterials über ein zugelassenes Maß hinaus an, werden die eingebrachten Moleküle in Schwingen versetzt. Werden diese Schwingungen durch überhöhte Temperaturen zu heftig, werden die Zusatzmoleküle wieder aus dem Halbleitermaterial herausgeschleudert, da sie nicht fest mit den Halbleitermolekülen verbunden sind. Die Eigenschaft des Halbleitermaterials und somit der LED-Eigenschaften ändern sich. Der Lichtstrom nimmt ab, die Lebensdauer geht zurück, die Lichtfarbe ändert sich. Deshalb geben die LED-Hersteller für alle LED´s eine maximale Betriebstemperatur und auch eine maximale Lagertemperatur an. Denn schon bei der Lagerung können LED´s durch zu hohe Lagertemperaturen geschädigt werden, ohne dass sie jemals in Betrieb genommen wurden. Gerade dem zweiten Aspekt kommt in Zukunft eine höhere Bedeutung zu, den unabhängige, wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass innerhalb von LED-Straßenleuchten im Hochsommer bei Sonnenschein Temperaturen bis zu 71 Grad herrschen. Wird nun in den Abendstunden zusätzlich die LED´s in Betrieb genommen, steigen die Temperaturen im Gehäuseinnern weiter an. An einem heißen Sommertag und in einer warmen Sommernacht sinken die Temperturen in einer LED-Leuchte erst ab etwa 2.00 Uhr morgens. Diese Tatsachen sind in den bisherigen Lebensdauerbetrachtungen noch nicht mitbetrachtet und zeigen, dass noch viel Forschungsarbeit geleistet werden muss, um LED-Technik wirklich zu verstehen.

Da die erzeugte Lichtfarbe, die Helligkeit einer LED und auch die Vorwärtsspannung einer LED von ihrer Sperrschichttemperatur abhängen, ist es wichtig, die thermischen Eigenschaften eines Systems genauestens zu planen und auch zu kontrollieren. Einige LEDs verlieren bei einer Erhöhung der Sperrschichttemperatur von 25°C auf 140°C rund 80% an Helligkeit, steigern aber Ihre Helligkeit um 100%, wenn die Temperatur von 25°C auf -20°C gesenkt wird. Aber auch die Lebensdauer einer LED wird durch die entstehende Sperrschichttemperatur beeinflusst. Eine Erhöhung der Sperrschichttemperatur von 70°C auf 90°C bewirkt bei einigen handelsüblichen LEDs bereits eine annäherende Halbierung der Lebensdauer  

 

Um so wichtiger ist es, dass die Hersteller von LED-Leuchten alles daransetzen, das Thermomanagement an den Leuchten immer mehr zu verfeinern.

Zusätzlich schlagen wir von strassenlicht.de vor, bei den Labormessung eine zusätzliche Messung aufzunehmen. Nämlich eine Temperaturmessung unter Praxisbedingung mit Sonnenbestrahlung von außen. Was früher bei Hochdrucklampen unerheblich war, ist bei LED-Leuchten lebensdauerrelevant. Eine Messung mit erhöhten Umgebungstemperaturen (wie z.Z. meist durchgeführt) reicht nicht aus. Eine weitere Zusatzmaßnahme wäre eine weiße oder reflektierende Lackierung des Leuchtendaches.

 

Strassenlicht.de wird im Sommer 2012 eigene Temperaturmessungen an LED-Leuchten durchführen. Die Messungen werden hier veröffentlicht und allen zur Verfügung gestellt.

 

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