Warum werden LED- Lampen mit der Zeit dunkler?


Das Wichtigste in Kürze

  • LED-Lampen verlieren im Laufe der Zeit an Leuchtkraft…
  • ….andere Leuchtmittel aber auch!
  • Der Effekt tritt erst zum Ende ihrer Lebenszeit auf, d. h. nach vielen tausend Stunden Betrieb
  • LEDs haben in der Regel trotzdem das beste Preis-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zu Glühbirne und Co.

Wenn Sie auf der Suche nach hochwertiger Beleuchtung sind, werden Sie bei der Recherche im Internet oder im Beratungsgespräch mit einem Fachmann sicherlich viel über die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Beleuchtungssysteme erfahren. Hitzeentwicklung, Leuchtkraft, Lebensdauer… Je nach Anwendungsfall müssen Sie entsprechende Kompromisse eingehen. Nur die LED-Lampen scheinen aus der Masse herauszustechen: sie funktionieren für zehntausende von Stunden, bieten gute Lichtqualität und entwickeln kaum Wärme. Wenn da nicht das Argument wäre, dass sie mit der Zeit an Leuchtkraft verlieren. Aber stimmt das überhaupt? Und wie schlimm ist der Effekt? Wir sind dem für Sie nachgegangen.

Leuchtkraftverlust – wann, wo, wie viel?

Angesichts der enormen Lebensdauer moderner LEDs erscheint die Anschaffung oft wie eine Entscheidung für das halbe Leben. Aber auch  diese Lampen halten nicht ewig – im Unterschied zu anderen Leuchtmitteln „brennen“ sie aber selten durch, was ihren (völlig gerechtfertigten) Ruf der Langlebigkeit noch verstärkt. Fehler an der Elektronik können zwar durchaus für einen plötzlichen Totalausfall sorgen, sind aber die Ausnahme. Dass sich die LED-Lampe ihrem Ende nähert, äußert sich stattdessen durch den schleichenden Verlust der Leuchtkraft: die Helligkeit, die auf der Verpackung der LED versprochen wurde, wird nicht mehr erreicht. 

Hier stellt sich natürlich die Frage: wie stark ist dieser Leistungsverlust? Die Antwort ist von Lampe zu Lampe unterschiedlich. Zwei Werte sind zur Bestimmung nötig: die maximale Lebensdauer der Lampe und der „L“ Wert. Beide sind in der Regel auf der Verpackung der Lampe zu finden. Die Berechnung ist denkbar einfach: ist die angegebene Stundenzahl erreicht, entspricht die verbleibende Leuchtkraft der LED noch dem Wert, der hinter dem „L“ steht, also: 90 % bei einer Lampe mit L90, 80 % bei einer Lampe mit L80, 70 % bei L70 usw. 

Zwar klingt 30 % Verlust enorm; es kann jedoch Entwarnung gegeben werden. Mit bloßem Auge würden Sie den Unterschied nur bemerken, wenn Sie eine nagelneue LED und eine, die bereits 30 % ihrer Leistung verloren hat, nebeneinander halten. Insbesondere, da die Einbußen schleichend, über mehrere Jahre, erfolgen werden, fällt der Effekt nicht auf. 

Übrigens: auch Glühbirnen, Leuchtstoffröhren, Halogenlampen… kurz: alle Leuchtmittel verlieren im Laufe ihres Lebens an Leuchtkraft!

Wieso verliert die LED an Kraft?

Schauen wir uns  die physikalischen Ursachen des Problems an: LEDs sind winzige Dioden, die zu leuchten beginnen, wenn die korrekte Spannung durch sie fließt. Sie werden aus Indiumgalliumnitrid hergestellt. Dabei handelt es sich um einen Halbleiter, der – wie der Name schon sagt – aus Indiumnitrid und Galliumnitrid besteht. Eine besonders praktische Eigenheit dieses Materials ist, dass sich die Leitfähigkeit mit dem Mischverhältnis der beiden Elemente ändert – und dadurch auch die Farbe, in der die Diode leuchtet. 

Trotz größter Sorgfalt und immer genauer arbeitenden Geräten wird es nie möglich sein, perfekt reine LED-Kristalle zu erzeugen: ungeachtet der enormen technischen Fortschritte wird es stets kleinste Fehler im Material geben. Diese Bereiche leuchten zunächst ganz normal, so wie die anderen, fehlerfreien Areale, wenn die korrekte Spannung durch sie fließt. Und für das menschliche Auge sind sie aufgrund ihrer winzigen Größe natürlich nicht zu Erkennen.  

Im laufenden Betrieb entwickeln LEDs jedoch Hitze – ja, richtig gelesen! Auch LEDs werden heiß, durch ihre geringe Größe ist diese Hitze aber für uns fast nicht spürbar – und hier beginnen die Probleme. Während die fehlerfreien Bereiche des LED-Kristalls auch bei höheren Temperaturen noch einwandfrei funktionieren, bereiten sie den verunreinigten Stellen Schwierigkeiten: Früher oder später wird ihnen „die Sache zu heiß“ und sie versagen den Dienst. 

Dabei fallen diese Areale aus und bleiben fortan dauerhaft Dunkel. 

Auch andere Einflüsse, wie Vibrationen oder das häufige An- und Ausschalten der Lampe, können für das Versagen der Problemstellen sorgen. Die größte Gefahr bleibt jedoch eindeutig die Wärme. 

Je mehr dieser defekten Stellen dunkel bleiben, desto weniger hell leuchtet die gesamte Diode. 

Zu allem Überfluss erzeugt jeder fehlerhafte Bereich, der durch Wärmeeinwirkung ausfällt, anstatt zu leuchten nun selbst wiederum Wärme. So beschleunigt sich der Verfall mit dem Lebensalter der LED. Sie „stirbt“ immer schneller. Dies erklärt, warum der Lichtverlust zu Beginn kaum mess-, geschweige denn sichtbar, ist, später jedoch schnell zunimmt.

Gegenmaßnamen und Lösung

Die besten Gegenmaßnahmen, um diesem Leuchtkraftverlust – in Physikersprache: Degradation – vorzubeugen, ist zum einen für die richtigen Betriebstemperaturen zu sorgen. So sollten etwa LEDs, die in warmen Umgebungen oder der Nähe von Hitzequellen betrieben werden, über ausreichende Belüftung verfügen. Dies ist z. B. der Grund, weshalb Sie auch in einem modernen Elektro-Herd keine LED-Beleuchtung finden werden.

Eine weitere Möglichkeit, das Dunkelwerden der LEDs hinauszuzögern, ist die Anschaffung hochwertiger Lampen. Durch die qualitativ bessere Produktion enthalten diese Leuchtkristalle weniger Verunreinigungen. Daraus folgt: weniger wärmebedingte Ausfälle und somit mehr Zeit bis zum Leuchtkraftverlust. 

Da die Preise für LEDs in den letzten Jahren drastisch gefallen sind, sind sie das Leuchtmittel der Wahl in allen Arten von mangelhaft verarbeiteten Elektrogeräten und Spielzeugen. Da bei diesen Produktionen die Nachhaltigkeit – wenig überraschend – nicht im Vordergrund steht, wird auch der korrekten, temperaturbeständigen Verarbeitung der LEDs selten Bedeutung beigemessen. Wundern Sie sich daher nicht, wenn die LED-Beleuchtung hier nur einen Bruchteil der Lebenserwartung erreicht, die von Qualitätsherstellern versprochen werden. Die unsachgemäß verbauten Leuchtmittel aus Fernost sind nicht repräsentativ. 

LEDs sind aufgrund ihrer enormen Lebensdauer für den Festeinbau in Decken, Möbeln oder anderen Gegenständen perfekt geeignet. Hierbei ist jedoch ganz besonders auf die Wärmeableitung zu achten: in Anbetracht des erhöhten Aufwandes für das Ausbauen, Austauschen und wieder Einbauen wäre es doppelt unangenehm, wenn die Lampe aufgrund zu schnell abnehmender Leistung gewechselt werden müsste.  

Durch effektives ableiten der Wärme können Sie die Lebensdauer zwar drastisch erhöhen; früher oder später trifft der Effekt aber jede LED. Die einzige Lösung, die wir Ihnen empfehlen können: ignorieren Sie das Problem. Da der tatsächliche Lichtverlust so gering ist und erst zum Ende der Lebensdauer wirklich in Erscheinung tritt, sollten Sie sich nicht vor dem Kauf schon unnötige Gedanken machen. Durch die vielen tausend Stunden zu erwartender Lebenszeit der Lampe ist ihr Vorteil gegenüber Glühbirne, Energiesparlampe und Co. in den meisten Anwendungsfällen so groß, dass die Degradation kaum von Bedeutung ist.

Quellen:
https://www.dbz.de/download/1243759/dbz-leitfaden-2014-led.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Indiumgalliumnitrid
https://www.digikey.com/en/articles/understanding-the-cause-of-fading-in-high-brightness-leds

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