Eine Leuchtdiode (kurz LED von englisch light-emitting diode, dt. Licht-emittierende Diode, auch Lumineszenz-Diode) ist ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab.

Durch die gezielte Auswahl der Halbleitermaterialien und der Dotierung können die Eigenschaften des erzeugten Lichtes variiert werden. Vor allem der Spektralbereich und die Effizienz lassen sich so beeinflussen:

  • Aluminiumgalliumarsenid – rot (665 nm) und infrarot bis 1000 nm Wellenlänge
  • Galliumarsenidphosphid und Aluminiumindiumgalliumphosphid  – rot, orange und gelb
  • Galliumphosphid – grün
  • Siliziumkarbid – erste kommerzielle blaue LED; geringe Effizienz
  • Zinkselenid – blauer Emitter, der jedoch nie die kommerzielle Reife erreichte
  • Indiumgalliumnitrid /Galliumnitrid – Ultraviolett, Violett, blau und grün
  • Weiße LEDs sind meistens blaue LEDs mit einer davor befindlichen Lumineszenzschicht, die als Wellenlängen-Konverter wirkt.

Eine weitere Entwicklung stellen die sogenannten RGB bzw. RGBW-Dioden dar. Diese Bauteile beinhalten 3 bzw 4 einzeln ansteuerbare Elemente, die die Farben Rot, Grün, Blau und Weiss abstrahlen. Damit kann das gesamte Lichtspektrum durch additive Synthese abgedeckt werden. Ein spezielles Steuergerät ermöglicht beispielsweise das Einstellen einer bestimmten “Wunschfarbe” oder kontinuierliche Farbwechsel. Bei den RGBW-Dioden wird zusätzlich noch weisses Licht erzeugt.

Bei den SMD-Bauteilen handelt es sich um vorgefertigte Bauteile, die mit unterschiedlich vielen LEDs bestückt werden können. Die Vorteile sind hier variable Lichtstärken sowie ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis.

LEDs sind, im Gegensatz zu Glühlampen, keine Wärmestrahler. Ihr Licht besteht nur aus einem kleinen Bereich des Spektrums, eine Tatsache, die sie speziell für Signalanwendungen geeignet macht.

Neben der geringen Wärmeentwicklung ist auch der minimale Energiebedarf sowie eine immense Lebensdauer im Vergleich mit herkömmlichen Leuchtmitteln der Grund für den immer häufigeren Einsatz in der Werbetechnik. Man geht von einer Betriebsdauer von bis zu 100.000 Stunden und einer Schaltfestigkeit von bis zu einer Million Einheiten aus. Voraussetzung dafür sind allerdings eine korrekte elektrische Dimensionierung aller Bauteile, der Einsatz hochwertiger Kondensatoren etc. sowie eine effiziente Wärmeableitung. Eine Konstantstromregelung ist bei professioneller Anwendung unbedingt vorzuziehen, da durch sie ein konstanter Stromfluss und somit lange Lebenszeiten der Anlagen möglich sind.

Hinzu kommt die Tatsache, dass LED-Anlagen sehr kompakt und leicht gestaltet werden können.

Die Tatsache, dass sich die Lichtstärke der LEDs in den letzten Jahren kontinuierlich steigern ließ, hat zu einer veränderten Gestaltung der einzelnen Dioden geführt. In den Anfangstagen in den 70er Jahren waren die Gehäuse immer wie eine Linse aufgebaut, um die geringe Leuchtleistung etwas zu bündeln. Mit höherer Leuchtkraft wurden immer häufiger Weitwinkeloptiken oder Linienstrahler eingesetzt, um ein flächigeres Licht zu erzielen. Mit immer weniger Hochleistungs-LEDs können also immer größere Flächen angestrahlt werden.

Der Abstrahlwinkel der Dioden ohne Linse beträgt 120°, mit Plankonvex-Linsen > 10° und mit Plankonkav-Linsen < 170°.

Das sogenannte Binning beschreibt Farbabweichungen, die durch Fertigungsschwankungen entstehen; um eine homogene Temperatur der Lichtfarbe zu erreichen empfiehlt sich der Einsatz selektierter Bauteile, die möglichst die gleiche Chargen-Nummer tragen.

LED-Beleuchtungen sind in der Werbetechnik vielseitig einsetzbar. Sie eignen sich für Leuchtbuchstaben und Signets genauso wie für Leuchtkästen, Pylonen und Plexischilder. Die Anleuchtung kann von hinten/innen ebenso wie frontal erfolgen. Laufschriften und reine Video- und Computergrafiken werden ebenfalls auf LED-Basis gefertigt.

Die verschiedenen LED-Systeme in der Lichtwerbung

LED-Ketten zeichnen sich durch hohe Flexibilität aus und eignen sich deshalb speziell für Profilbuchstaben.LED-Streifen können für lange Distanzen verwendet werden, sich jedoch für Kurven nicht geeignet. LED-Leisten liefern eine hohe Lichtleistung, sind nicht flexibel und sind durch ihre schlanke Bauweise ideal für eine flache Flächenbeleuchtung, z.B. für die Hinterleuchtung von Dias. Systeme mit Aluprofil bringen schon die nötige Kühlleistung mit. MX-LED-Platten haben durch ihre hohe Lichtleistung ihren Einsatzbereich bei großflächigen, flachen Hinterleuchtungen. ED-LED-Linienstrahler werden direkt in der Zarge montiert; die indirekte Beleuchtung ist ideal für doppelseitige Ausleuchtungen von Kastensystemen.   

 

Beispiel einer Umstellung zweier großformatiger Außenwerbungen auf die LED-Technik

Die Firma ABT Sportsline wendete sich an die Firma vierpunkt werbetechnik mit dem Anliegen, zwei großformatige Außenwerbungen mit dem Firmenschriftzug von einer Neonbeleuchtung auf die LED-Technik umzustellen.

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Nach der Planung der elektrischen Installation durch Firma vierpunkt werbetechnik erfolgte die Demontage der Anlage.

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Nach erfolgter Reinigung und Entfernung der elektrischen Altanlage erfolgte die Installation der neuen LED-Module und der passenden Vorschaltgeräte.

Durch die Umstellung wurden die Betriebskosten um etwa 90 Prozent reduziert, dabei konnte die Leuchtkraft sogar noch um 30 Prozent erhöht werden. Die Haltbarkeit von 60.000 bis 80.000 Betriebsstunden entspricht annähernd dem Zehnfachen der bisherigen Neonröhren-Anlage.

Grundgrößen in der Lichttechnik

Lichtstrom (Lumen=lm)
Kennzeichnet die gesamte vom Leuchtmittel abgegebene Lichtmenge

  • 7-Watt LED-Birne: 680 Lumen
  • 60-Watt Glühlampe: 800 Lumen

Lichtstärke (Candela=cd)
Kennzeichnet die in einem bestimmten Winkel ausgestrahlte Lichtstärke

  • Helle LED: 60 Candela
  • KFZ-Fernlicht: 225 000 Candela

Leuchtdichte (Candela pro Quadratmeter=cd/m2)
Kennzeichnet die Lichtmenge einer angestrahlten oder durchstrahlten Oberfläche

  • Leuchtbuchstaben oder Leuchtkasten: 300 cd/m2

Beleuchtungsstärke E (Lux=lx)
Kennzeichnet eine bestimmte Lichtmenge, die auf eine bestimmte Fläche fällt

  • Straßenbeleuchtung: 10 Lux
  • Bürobeleuchtung: 500 Lux
  • OP-Saal-Licht: 100 000 Lux

Farbtemperatur (Kelvin=K)
Kennzeichnet wie kalt oder warm ein Licht empfunden wird

  • Kerze: 1500 Kelvin
  • Glühlampe: 2700 Kelvin
  • Xenonlicht: 4700 Kelvin

Farbwiedergabe (ohne Einheit)
Kennzeichnet ein Qualitätsmerkmal für die Wiedergabe und Erkennbarkeit einer Farbe. Höhere Werte signalisieren eine bessere Farbdarstellung

  • Quecksilberdampflampe: 50
  • LED-Licht: 80
  • Sonne, Glühlampe: 100

Quellen:
werbetechnik Fachmagazin Ausgabe 4/2014
wikipedia
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