Wie sich der Lichtstromerhalt von LED-Lampen bestimmen lässt

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Das ist vor allem deshalb problematisch, weil ein Großteil des Lichts, den LEDs in Kunststoff-Gehäusen abgeben, von der Innenseite des Gehäuses reflektiert wird. Das wiederum beschleunigt den Verfärbungsvorgang und die Abnahme der Lichtleistung. Damit kommen LED-Leuchten dieser Kategorie nur für Anwendungen in Betracht, bei denen der Lichtstromerhalt eine untergeordnete Rolle spielt. Um die richtigen LEDs für spezielle Anwendungen auszuwählen, müssen Entwickler von Beleuchtungssystemen daher berücksichtigen, wie LED-Komponenten aufgebaut sind, wie sie auf bestimmte Umgebungsbedingungen reagieren und welche Lumen-Leistung langfristig gewünscht beziehungsweise erforderlich ist.

Mithilfe von TM-21 den Lichtstromerhalt abschätzen

Im Rahmen eines LM-80-Tests müssen mindestens 6.000 Teststunden absolviert werden. Erst dann lässt sich auf Grundlage der Ergebnisse eine valide Prognose über den Lichtstromerhalt (Rated Lumen Maintenance Life, LP) einer LED abgeben. TM-21 gibt vor, dass aus den Daten, die an einem Messpunkt anfallen, Durchschnittswerte gebildet und diese auf den Wert 1 oder 100 Prozent zum Zeitpunkt 0 normalisiert werden.

Anschließend werden die Durchschnittswerte, die für alle Datenpunkte zwischen der 1000sten und 6000sten Teststunde anfallen, in eine exponentielle Kleinste-Quadrate-Kurve überführt. Diese lässt sich bis zu dem Punkt weiterführen, an dem sie den gewünschten LP-Wert schneidet. Für die Berechnung der LP-Werte kann auch die Gleichung der Exponentialkurve herangezogen werden. Eine Vorgabe von TM-21 ist, dass der LP-Wert, der auf Basis eines bestimmten Datensatzes ermittelt wurde, maximal das Sechsfache des Testzeitraums umfasst. Das heißt, der maximale LP-Wert kann nur mit > 36.000 Stunden angegeben werden, also 6 x 6000 Stunden.

Im Beispiel in Bild 2 berücksichtigt die Exponentialkurve alle Datenpunkte zwischen 1.000 und 6.000 Stunden. Die errechnete L-85-Lebensdauer einer LED-Leuchte beträgt 23.000 Stunden, die auf Basis von L70 dagegen 50.000 Stunden. Dennoch darf der Hersteller nur > 36.000 Stunden angeben, weil der Testzeitraum 6.000 Stunden betrug. Da der hochgerechnete L85-Lifetime-Wert mit 23.200 Stunden unter dem von 36.000 Stunden liegt, ist es zulässig, den tatsächlichen L85-Wert anzugeben.

Bei LM-80-Resulaten, die mithilfe des TM-21-Verfahrens errechnet wurden, ist eine spezielle Nomenklatur erforderlich: Sowohl die LP-Werte als auch der komplette Testzeitrahmen werden angegeben. Für den Datensatz in Bild 2 heißt das:

• L85(6k) Lifetime = 23.200 Stunden

• L70(6k) Lifetime > 36.000 Stunden

Werden LM-80-Tests fortgeführt, fallen weitere Messdaten an. Wurde eine Testperiode von 6000 bis 10.000 Stunden absolviert, werden für die Exponentialkurve nur die Durchschnittswerte der letzten 5.000 Stunden für die Auswertung herangezogen. Der Grund ist, dass sich im Lauf des Testvorgangs die Abnahme der Lumen-Werte einer LED häufig verlangsamt. Dies kann dazu führen, dass die LP-Werte höher veranschlagt werden. Das Bild 3 zeigt Messungen desselben Datensatzes wie in Bild 2, allerdings nach 10.000 Teststunden. In diesem Fall ist gemäß TM-21 die im Testreport aufgeführte L70-Lebensdauer einer Leuchtdiode auf das Sechsfache der Testdauer beschränkt. Für den vorliegenden Datensatz ergeben sich:

• L85(10k) Lifetime = 28.500 Stunden

• L70(10k) Lifetime > 60.000 Stunden

Bei LM-80-Untersuchungen von mehr als 10.000 Stunden werden für die Exponentialkurve die letzten 50 Prozent der Datenpunkte herangezogen. Das heißt beispielsweise, dass bei Testläufen von 12.000 Stunden die Resultate der letzten 6000 Stunden (10.000 h/2 = 6000) gelten. In allen gezeigten Fällen wird für die Ermittlung des LP-Wertes ebenfalls das Sechsfache der Werte berücksichtigt.

* Mitch Sayers ist EMEA Field Application Engineer Cree Europe in Garching bei München.

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