LED-Lichtdaten erklärt: Leitfaden zum Lesen von LED-Datenblättern

Einführung

LED-Leuchten sind aufgrund ihrer Energieeffizienz und langen Lebensdauer aus der modernen Beleuchtung nicht mehr wegzudenken. Wenn man sich jedoch ein LED-Datenblatt ansieht, erscheint die Sache plötzlich kompliziert. Man sieht Zahlen zu Spannung, Stromstärke, Lumen, Watt, Farbe, Farbtemperatur und vielem mehr. Diese Zahlen wirken sehr verwirrend, wenn man sich mit LEDs noch nicht auskennt. Zudem hat jede LED bestimmte Grenzen. Sie benötigt die richtige Spannung, Stromstärke, Temperatur und Farbe. Hier kommen die technischen Daten von LED-Leuchten ins Spiel. Wenn Sie das alles verwirrt, machen Sie sich keine Sorgen! Dieser Leitfaden behandelt die technischen Daten von LED-Leuchten. Sie lernen die wichtigsten technischen Daten kennen und erfahren, wie man sie liest. Also legen wir los.

Was ist ein LED-Datenblatt und warum sind LED-Spezifikationen wichtig?

Ein LED-Datenblatt ist ein Dokument, das wichtige Informationen über eine LED enthält. Darin ist angegeben, wie viel Spannung und Strom die LED benötigt und wie viel Licht sie abgibt. Außerdem sind die Farbe, die Größe, die Temperaturgrenzen und weitere Details aufgeführt. Auf diese Weise können Sie besser einschätzen, ob eine LED für Ihr Projekt geeignet ist.

Einfach ausgedrückt ist ein Datenblatt eine umfassende Anleitung, die Ihnen erklärt, wie Sie die LED richtig einsetzen. Denken Sie daran, dass nicht jede LED gleich ist. Manche benötigen mehr Leistung, manche erzeugen mehr Licht und manche sind für höhere Temperaturen ausgelegt. Normalerweise ist es schwierig, die Unterschiede zwischen LEDs zu erkennen. Diese LED-Spezifikationen helfen Ihnen daher, die Unterschiede zu verstehen, bevor Sie sich für eine LED entscheiden.

Sie erleichtern es, die richtige LED für eine Lampe, ein Display, eine Schaltung oder ein anderes Projekt zu finden. Gleichzeitig verhindern die technischen Daten, dass Sie kostspielige Fehler machen. Wenn Sie einer LED beispielsweise zu viel Strom zuführen, wird sie sehr heiß und kann dadurch beschädigt werden. Wenn Sie jedoch das Datenblatt überprüfen, kennen Sie die technischen Daten. Sie wählen zunächst die richtige LED aus, versorgen sie dann mit der richtigen Leistung und erzielen so die Leistung, die Sie erwarten.

Wichtige technische Daten zu LED-Leuchten, die Sie kennen sollten

Nun haben Sie einen grundlegenden Überblick über die Angaben in einem LED-Datenblatt und die Bedeutung der technischen Daten. Richtig? Denken Sie daran, dass jede Zahl in einem LED-Datenblatt einen bestimmten Zweck erfüllt. Anfangs mögen sie Sie vielleicht verwirren. Aber kein Grund zur Sorge. Im Folgenden werde ich die wichtigsten technischen Daten von LEDs erläutern und erklären, was sie bedeuten.

1- Durchlassspannung (Vf) und Durchlassstrom (If)

Eine LED benötigt Strom, um Licht zu erzeugen. Richtig? Es gibt also zwei wichtige Werte, nämlich die Durchlassspannung (Vf) und den Durchlassstrom (If), die Aufschluss darüber geben, wie dieser Strom wirkt. Die Durchlassspannung ist die Spannung, die an der LED anliegt, wenn sie eingeschaltet ist. Sie wird in Volt (V) gemessen.

Wenn eine LED beispielsweise eine Vorwärtsspannung von 3 V hat, entsteht an ihr ein Spannungsabfall von etwa 3 V. Ebenso ist der Durchlassstrom (If) die Stromstärke, die durch die LED fließt. Er wird in Milliampere (mA) gemessen. Wenn im Datenblatt If = 20 mA angegeben ist, bedeutet dies, dass die LED mit 20 mA betrieben wird. Grundsätzlich gilt also: Spannung ist die treibende Kraft und Strom ist der Fluss von Elektrizität.

2. Maximaler Durchlassstrom und Nennleistung

Der maximale Durchlassstrom ist der maximale Strom, den eine LED vertragen darf. Er wird in der Regel in mA (Milliampere) oder A (Ampere) angegeben. Wenn in einem Datenblatt angegeben ist, dass der maximale Durchlassstrom 30 mA beträgt, sollten Sie nicht zulassen, dass die LED diesen Grenzwert überschreitet. Andernfalls wird die LED durch den hohen Strom beschädigt. Beachten Sie jedoch, dass der maximale Strom nicht gleichbedeutend mit dem optimalen Betriebsstrom ist. Es handelt sich um einen Grenzwert, nicht um einen Zielwert. Eine LED kann zwar einen maximalen Strom von 30 mA haben, ist jedoch für den normalen Betrieb bei einem niedrigeren Strom ausgelegt. Dies ist ein sicherer Betriebsstromgrenzwert.

Die Nennleistung gibt jedoch an, wie viel elektrische Leistung die LED verbraucht oder sicher verträgt. Sie wird in Watt (W) gemessen. Die elektrische Leistung lässt sich anhand der Formel „Leistung = Spannung × Stromstärke“ berechnen. Wenn eine LED beispielsweise mit 3 V und 0,02 A betrieben wird, ergibt sich bei Anwendung der Formel eine Leistung von etwa 0,06 W.

3. Lichtstrom (Lumen) und Lichtstärke

Wenn Sie wissen möchten, wie viel Licht eine LED abgibt, ist die Lumenangabe einer der ersten Werte, auf die Sie achten sollten. Der Lichtstrom ist die Gesamtmenge des von der LED erzeugten sichtbaren Lichts. Er wird in Lumen (lm) gemessen. Wenn eine LED also eine Nennleistung von 500 Lumen hat, erzeugt sie unter den im Datenblatt angegebenen Bedingungen 500 Lumen sichtbares Licht.

Mehr Lumen bedeuten mehr Licht bzw. eine höhere Helligkeit. Nun gibt es noch eine weitere Größe, die als Lichtstärke bezeichnet wird. Diese bezieht sich auf das Licht in einer bestimmten Richtung und nicht auf die Gesamtlichtmenge. Sie wird üblicherweise in Candela (cd) oder Millicandela (mcd) angegeben. Wenn eine LED-Leuchte in einer Richtung starkes Licht abgibt, wird dies durch die Lichtstärke beschrieben.

4. Dominante Wellenlänge und Spitzenwellenlänge

Wenn Sie die Farbe einer farbigen LED überprüfen möchten, finden Sie in deren Datenblatt häufig Angaben zur Wellenlänge. Die Wellenlänge wird in Nanometern (nm) gemessen und beschreibt die Farbe des Lichts. Rotes Licht hat beispielsweise eine längere Wellenlänge als blaues Licht. Wenn Sie also einen Wert wie 620 nm oder 470 nm sehen, gibt Ihnen das einen Anhaltspunkt dafür, wo das Licht dieser LED innerhalb des sichtbaren Farbspektrums liegt.

Die Spitzenwellenlänge ist die Wellenlänge, bei der die LED ihre stärkste Lichtleistung erzeugt. Wenn man die Lichtleistung der LED grafisch darstellt, ist die Spitzenwellenlänge der höchste Punkt in dieser Kurve. Dieser Wert ist nützlich, wenn man eine bestimmte Farbe für das LED-Licht benötigt. Die dominante Wellenlänge unterscheidet sich davon geringfügig. Sie beschreibt die Farbe, die das menschliche Auge am ehesten wahrnimmt, wenn das Licht der LED als Ganzes betrachtet wird. Das bedeutet, dass es möglich ist, dass eine LED eine Spitzenwellenlänge und eine dominante Wellenlänge aufweist, die voneinander abweichen.

5. Farbtemperatur (CCT) und Farbwiedergabeindex (CRI)

Wenn man zwei weiße LED-Leuchten betrachtet, sehen diese in der Regel beide etwas unterschiedlich aus. Manchmal wirkt die eine warm und leicht gelblich, während die andere kühl und fast bläulich erscheint. Stimmt’s? Dieser Unterschied lässt sich anhand der Farbtemperatur erklären. Sie wird in Kelvin (K) gemessen.

Niedrigere Werte, wie beispielsweise 2700 K oder 3000 K, sorgen in der Regel für ein warmes, sanftes Licht. Höhere Werte, wie beispielsweise 5000 K oder 6500 K, sorgen für ein kühleres, tageslichtähnliches Licht. Der CRI gibt an, wie natürlich das Licht die Farben von Objekten wiedergibt. Um dies zu überprüfen, finden Sie in einem Datenblatt eine Skala von 0 bis 100. Ein höherer CRI bedeutet, dass Farben natürlicher wirken, und umgekehrt.

6 – Betrachtungswinkel und Abstrahlwinkel

Das Licht einer LED breitet sich nicht immer auf die gleiche Weise aus. Manche LEDs streuen das Licht über einen weiten Bereich. Andere LED-Leuchten hingegen strahlen das Licht in einer stärker gebündelten Richtung ab. Der Abstrahlwinkel gibt an, wie weit sich das Licht von der LED ausbreitet. Er wird in der Regel in Grad angegeben, beispielsweise 60°, 120° oder 180° im Datenblatt.

Wenn eine LED leuchtet, wie zum Beispiel eine LED-Straßenlaterne, hat einen größeren Winkel, verteilt das Licht über eine größere Fläche. Der Abstrahlwinkel bezeichnet die Breite des Hauptlichtstrahls. Ein schmaler Lichtstrahl beleuchtet beispielsweise einen kleinen Bereich stärker, während ein breiter Lichtstrahl einen größeren Raum ausleuchtet. Wenn Sie also Leuchten für Strahler, Ausstellungsstücke oder Räume auswählen, müssen Sie den Abstrahlwinkel berücksichtigen.

7. Betriebstemperatur und maximale Sperrschichttemperatur (Tj)

Nicht alle LED-Leuchten funktionieren bei allen Temperaturen. Das ist also die Betriebstemperatur, die angibt, für welche Temperatur die LED-Leuchte ausgelegt ist. In einem Datenblatt wird beispielsweise ein Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C für eine LED-Leuchte angegeben. Dabei handelt es sich um den Kälte- und den Wärme-Temperaturbereich. In diesem Fall sollten Sie die LED-Leuchte nicht außerhalb dieser Temperaturgrenzen einsetzen.

Es gibt jedoch noch eine weitere Temperatur im Inneren der LED, die sogar noch wichtiger ist. Dabei handelt es sich um die Sperrschichttemperatur (Tj). Sie bezieht sich auf die Temperatur am internen Halbleiterübergang der LED. Dort wird das Licht erzeugt. Diese Temperatur ist in der Regel deutlich höher als die der Luft um die LED herum. Im Datenblatt ist meist eine maximale Sperrschichttemperatur angegeben, die nicht überschritten werden sollte.

8 – Wärmewiderstand und LED-Lebensdauer / L70

Die Wärmeentwicklung ist einer der wichtigsten Aspekte, die es bei der Verwendung einer LED zu beachten gilt. Der thermische Widerstand gibt an, wie leicht Wärme von der LED abgeführt werden kann. Er wird in der Regel in °C/W angegeben. Ein niedrigerer thermischer Widerstand bedeutet, dass Wärme leichter abgeführt wird, und umgekehrt. Das bringt uns zur Lebensdauer der LED. In einem Datenblatt findet man möglicherweise eine Angabe wie 50.000 Stunden. Das bedeutet jedoch nicht immer, dass die LED nach 50.000 Stunden plötzlich nicht mehr funktioniert.

Stattdessen verwenden LED-Hersteller den Wert L70, um die Nutzungsdauer der LED zu beschreiben. L70 bezeichnet die geschätzte Zeit, die vergeht, bis die Lichtleistung der LED auf etwa 70% ihres ursprünglichen Niveaus abfällt. Lassen Sie mich das anhand eines Beispiels erläutern. Angenommen, eine LED-Flutlichtstrahler Zu Beginn liefert sie 1.000 Lumen. Wenn ihre L70-Lebensdauer 50.000 Stunden beträgt, bedeutet dies, dass die LED nach 50.000 Betriebsstunden an Leuchtkraft verliert. Sie wird dann noch etwa 70% ihrer ursprünglichen Helligkeit liefern. Anstelle von 1.000 Lumen würde sie also etwa 700 Lumen abgeben. Selbst zu diesem Zeitpunkt hört die LED nicht auf zu funktionieren; sie leuchtet lediglich weniger hell.

9 – Sperrspannung und maximale Verlustleistung

Eine LED lässt den Strom hauptsächlich in eine Richtung fließen. Wenn man sie jedoch falsch herum anschließen, wird die Spannung in die entgegengesetzte Richtung angelegt. Diese Spannung wird als Sperrspannung bezeichnet. Im Datenblatt ist eine maximale Sperrspannung angegeben. Diese gibt an, wie viel Sperrspannung die LED sicher aushalten kann. Wird dieser Grenzwert überschritten, wird die LED beschädigt.

Die maximale Verlustleistung ist die höchste elektrische Leistung, die die LED sicher vertragen kann. Sie wird in Watt (W) gemessen. Grundsätzlich gilt: Wenn eine LED Strom aufnimmt, wird ein Teil dieser Energie schließlich als Wärme abgegeben. Wird zu viel Leistung aufgenommen und kann die Wärme nicht abgeführt werden, überhitzt sich die LED. Deshalb ist die Angabe der Verlustleistung von entscheidender Bedeutung.

10. Gehäusetyp und LED-Abmessungen

Schließlich verfügen die LEDs über ein Gehäuse, das sie schützt und den Anschluss an eine Schaltung ermöglicht. Der Gehäusetyp gibt an, wie die LED aussieht und wie sie typischerweise montiert wird. In den Datenblättern werden zwei gängige Einbauarten aufgeführt. Die erste sind Durchsteck-LEDs, die zweite sind SMD-LEDs. Durchsteck-LEDs verfügen über kleine Metallbeine, die durch Löcher in einer Leiterplatte gesteckt werden.

SMD-LEDs werden jedoch direkt auf die Leiterplattenoberfläche montiert. Dies ist die einfachste Art der Montage. Bei den LED-Abmessungen geht es um die tatsächliche Größe und Form der LED. Ein Datenblatt gibt Auskunft über Länge, Breite, Höhe, Durchmesser, Anschlussabstand oder Einbaumaße. All diese Angaben sind sehr wichtig, wenn Sie versuchen, eine LED auf einer Leiterplatte unterzubringen.

So lesen Sie ein LED-Datenblatt: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Ein LED-Datenblatt wirkt auf den ersten Blick kompliziert. Es enthält viele Tabellen, Zahlen, Diagramme und Abkürzungen, die einen zunächst verwirren können. Am einfachsten lässt es sich jedoch verstehen, wenn man die Informationen Schritt für Schritt durchgeht. Lassen Sie uns also Schritt für Schritt besprechen, wie Sie dieses Datenblatt lesen können.

Schritt 1: LED-Modell ermitteln

Der allererste Schritt besteht darin, das genaue LED-Modell oder die genaue Artikelnummer zu ermitteln. Ein Hersteller kann viele LEDs produzieren, die fast gleich aussehen, sich jedoch in ihren elektrischen Eigenschaften oder ihrer Lichtleistung unterscheiden. Notieren Sie sich die Modellnummer oder kopieren Sie sie, bevor Sie sich mit anderen Spezifikationen befassen. Dieser Schritt bewahrt Sie davor, falsche Informationen zu lesen. Wenn Sie eine LED austauschen, vergleichen Sie deren Modellnummer mit dem Datenblatt. So können Sie sicherstellen, dass Sie das richtige Produkt vor sich haben.

Schritt 2: Überprüfen Sie die elektrischen Nennwerte

Sobald Sie das Modell kennen, sehen Sie sich die elektrischen Daten an. Beginnen Sie mit der Durchlassspannung (Vf) und dem Durchlassstrom (If). Diese beiden Parameter geben Aufschluss über die grundlegenden elektrischen Bedingungen, die die LED benötigt, um zu funktionieren. Überprüfen Sie anschließend den maximalen Strom, die Sperrspannung und die Nennleistung. Betrachten Sie die Maximalwerte nicht als normale Betriebswerte. Es handelt sich um Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen.

Schritt 3: LED-Lichtleistung prüfen

Nach den elektrischen Nennwerten sollten Sie sich die technischen Daten ansehen, aus denen hervorgeht, wie viel Licht die LED erzeugt. Achten Sie dabei auf den Lichtstrom in Lumen (lm) oder die Lichtstärke in Candela (cd) oder Millicandela (mcd). Achten Sie außerdem auf die Testbedingungen. Wie? Grundsätzlich erzeugt eine LED eine bestimmte Anzahl von Lumen, wenn sie bei einer bestimmten Stromstärke und Temperatur getestet wird. Wenn Sie zwei LEDs vergleichen, stellen Sie sicher, dass Sie deren Werte unter ähnlichen Bedingungen vergleichen. Andernfalls liefert der Vergleich keine aussagekräftigen Ergebnisse.

Schritt 4: Farbe und Temperatur prüfen

Sobald Sie die Lichtleistung der LED kennen, ist es an der Zeit, sich mit Farbe und Farbtemperatur zu befassen. Diese beiden Faktoren bestimmen nicht nur, wie das LED-Licht aussieht, sondern auch seine Leistung. Beginnen Sie mit den Farbangaben im Datenblatt. Bei farbigen LEDs müssen Sie Werte wie die dominante Wellenlänge oder die Spitzenwellenlänge ermitteln.

Bei weißen LEDs sollten Sie auf die CCT (Farbtemperatur) und den CRI (Farbwiedergabeindex) achten. Die CCT gibt an, ob das Licht warm und gelblich oder kühl und bläulich wirkt. Der CRI gibt an, wie natürlich das Licht die Farben von Objekten wiedergibt. Prüfen Sie anschließend die Temperaturangaben. Achten Sie auf den Betriebstemperaturbereich und die maximale Sperrschichttemperatur. Diese Werte geben an, wie viel Wärme die LED sicher vertragen kann.

Schritt 5: Überprüfen Sie die Größe und alle anderen Maße

Nach den Angaben zu Farbe und Temperatur besteht der letzte Schritt darin, die Abmessungen der LED zu überprüfen. In diesem Abschnitt des Datenblatts erfahren Sie, wie groß die LED ist und wie viel Platz sie benötigt. Dort finden Sie Angaben zu Länge, Breite, Höhe, Durchmesser und Anschlussabstand. Sehen Sie sich außerdem die Gehäusezeichnungen an. Diese Zeichnung hilft Ihnen, die tatsächliche Form der LED zu erkennen, und zeigt, wo sich ihre Pins, Kontakte oder Befestigungspunkte befinden.

Schlussfolgerung

Eine LED-Leuchte ist eine der effektivsten und energieeffizientesten Möglichkeiten, viele Räume zu beleuchten. Allerdings sind nicht alle LED-Leuchten gleich; sie weisen unterschiedliche technische Daten auf. Hier kommt das Datenblatt ins Spiel: Es listet diese technischen Daten auf. Auf den ersten Blick mag das Lesen eines Datenblatts aufgrund der vielen verschiedenen Zahlen recht technisch wirken. Deshalb gehe ich in diesem Leitfaden auf alle technischen Daten im Datenblatt ein und erkläre, wie man sie interpretiert. Wichtig ist, dass Sie eine LED nicht allein anhand dieser Zahlen auswählen sollten. Eine helle LED hat möglicherweise nicht die richtige Farbe. Eine leistungsstarke LED kann übermäßige Wärme erzeugen. Eine optisch perfekte LED passt möglicherweise nicht in Ihre Schaltung. Die beste Wahl ist also die, die Ihren Anforderungen in Bezug auf Elektrik, Beleuchtung, Wärmeableitung und Größe entspricht.