Worin unterscheidet sich eine LED Beleuchtung von herkömmlichen Leuchtstoffröhren?
Der zweite Teil der Serie befasst sich mit den Unterschieden zwischen LED und den klassischen Leuchtstoffröhren (T8 und T5)
Lichterzeugung und Qualität des Lichtes:
Leuchtstoffröhren sind Gasentladungslampen
Eine Leuchtstoffröhre besteht aus einem evakuierten Glasrohr, das mit einer geringen Menge Quecksilber und Zündgas (meist Argon) gefüllt ist. Die Innenwand der Röhre ist mit Phosphorverbindungen beschichtet (Leuchtstoff). An den Enden befindet sich eingeschmolzene Elektroden mit Heizwendeln (Kathode und Anode). Durch einen kurzen Spannungsstoss (Zündspannung) wird der Ionenstrom in Gang gesetzt. Durch die “Bombardierung” der Quecksilberatome mit Ionen kommt es zur Emission von UV Strahlung (ca. 185 und 254 nm). Trifft die UV Strahlung auf den Leuchtstoff, wird sie absorbiert und regt den Leuchtstoff zur Emission von langwelligerem Licht (sichtbares Licht) an. Die Leuchtstoffe emittieren ein Linienspektrum. Durch die Kombination von mehreren Leuchtstoffen kann das Spektrum mehr oder weniger an das kontinuierliche Vollspektrum der Sonne angeglichen werden.
Typische Spektren:
Dreibanden Leuchtstoffröhren sind effizienter (mehr Lichtleistung pro Watt) als Leuchtstoffröhren mit einem Vollspektrum und haben eine höhere Lebensdauer. Eine Vollspektrum Leuchtstoffröhre hat dagegen ein natürlicheres Licht und damit einen höheren Farbwiedergabeindex.
Sind die Leuchtstoffröhren mit einem elektronischen Vorschaltgerät ausgerüstet, kann die Leistung theoretisch angepasst werden (Dimmung). In der Praxis bietet das allerdings kaum ein Hersteller an.
LED steht für “Light emitting diode” oder Leuchtdiode
LED Leuchtmittel sind aus vielen einzelnen Leuchtdioden (Chip) zusammengebaut (Punktstrahler). Hintereinandergeschaltet ergeben sich streifenförmige LED Leisten, im Block verbaut Cluster oder Spot LED´s
Dioden sind ganz allgemein elektrische Bauteile, die Strom in nur einer Richtung durchlassen. Leuchtdioden sind aus einem Halbleiterkristall aufgebaut, der aus zwei entgegengesetzt geladenen Schichten besteht. Dazwischen befindet sich eine Sperrschicht. Bei den unterschiedlich geladenen Halbleiterschichten wird der Elektronenmangel (p-Schicht mit “Elektronenlöcher”) beziehungsweise Überschuss (n-Schicht) durch Dotierung (Ausstattung) mit Fremdatomen (z.B. Phosphor, Bor) erreicht. Wird nun an die Diode eine geringe Spannung in Durchlassrichtung angelegt, kommt es zum Elektronenübergang zwischen den Schichten. Werden die Elektronenlöcher besetzt, wird Energie in Form von Licht freigesetzt (Elektrolumineszenz).
Das erzeugte Licht ist farbig und schmalbandig (monochromatisch). Die Farbe des generierten Lichtes wird durch das Halbleitermaterial und die Dotierung bestimmt. Weisses Licht kann grundsätzlich auf zwei Wegen erzeugt werden:
Man kann das farbige Licht von drei einzelnen LED (Lichtfarbe Rot, Grün, Blau = RGB) zu der Mischfarbe Weiss kombinieren.
Auch wenn beim Betrachter der Lichteindruck “Weiss” entsteht, ist das Spektrum des Lichtes dem des Sonnenlichtes nicht ähnlich, da es nicht kontinuierlich ist.
Ein natürlicheres Weisslicht wird mit den sogenannten Weisslicht LEDs erzeugt. Hier wird eine blaue LED mit einer gelben Leuchtstoffschicht (Phosphorverbindung) überdeckt. Ähnlich wie bei der Leuchtstoffröhre wird ein Teil des blauen Lichtes durch die Leuchtstoffschicht in gelbes Licht “umgewandelt”. Gelb und Blau ergeben gemischt Weiss.
Das Lichtspektrum der Weisslicht LED ist kontinuierlich. Je nach Zusammensetzung der Leuchtstoff/Phosphorschicht kann der Farbton des weissen LED Lichtes variiert werden.
In der Süsswasser Aquaristik werden als Grundbeleuchtung in der Regel Weisssslicht LED verwendet. Das Weisslicht enthält die Farben des gesamten Tageslichtspektrums und ist so auch für den Pflanzenwuchs bestens geeignet.
Zur farblichen Akzentuierung oder für stimmungsvolle Tageslichtverläufe (Sonnenaufgang, Sonnenuntergang …) kombinieren einige Hersteller Weisslicht LED mit Rot, Grün und Blau (RGB) LED´s. Diese können als Einzelchip verbaut werden, oder als One Chip LED – also in einem LED Chip alle drei Lichtfarben. Einige Hersteller geben auch an, dass durch die Farben Rot und Blau die Photosynthese der Wasserpflanzen unterstützt wird.
Die meisten LED Lichtleisten lassen sich ansteuern. Im Idealfall sind bei Leuchten mit farbigen LED alle Lichtkanäle einzeln ansteuerbar. Hier kann dann sowohl die Lichtleistung als auch die Lichtfarbe (in bestimmten Grenzen) individuell eingestellt werden. Es ist ein echter Tageslichtverlauf simulierbar!
Manchmal kann aber auch nur die Leistung der LED Leiste insgesamt geregelt werden, also deren Lichtintensität. Hier sprechen die Hersteller meist auch von einem simulierbaren “Tageslichtverlauf”, allerdings kann dann ja nur die Helligkeit, nicht aber die Lichtfarbe variiert werden.
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Im Teil 3 werden die Unterschiede LED zu Leuchtsoffröhren in folgenden Punkten erklärt:
- Lichtleistung und Effizienz
- Lichtverteilung
- Nutzungsdauer, Ökologie und Betriebssicherheit
- Anschaffungskosten
Und schon was mehr gelernt! Ein guter Artikel welchen du geschrieben hast.
Es ist garnicht leicht darüber auf google was zu recherchieren.