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Wie gut sind Hochleistungs-LEDs?

Eine neue Apparatur dient zum Dauertest von modernen Hochleistungs-LEDs über einen Zeitraum von zwei bis drei Jahren. Ziel ist es, deren spektrales Alterungsverhalten zu untersuchen und damit ihre Einsatzmöglichkeit speziell für moderne medizinische Beleuchtungstechnik zu bewerten.

Apparatur zum Dauertest von LEDs (links: Revolvertisch mit vier Farbmessköpfen, rechts: Karusselltisch mit einer Kapazität von bis zu 40 LEDs).

Hochleistungs-LEDs sind heute wegen ihrer geringen Größe, Effizienz, Langlebigkeit und der Vielfalt ihrer Lichtfarbauswahl in speziellen Beleuchtungsbereichen ein hervorragender Ersatz für "klassische" Lichtquellen. So sollen sie die bisher verwendeten Halogen- und Xenonlampen im OP-Bereich von Kliniken ersetzen. Neben ihrer Lebensdauer bis ca. 50 000 Stunden und Effizienzen von typischerweise über 100 lm/W ist dabei insbesondere auch die Stabilität der einstellbaren Lichtfarbe von großem Interesse.

In der PTB wurde im Rahmen eines Technologietransfer-Projektes in Zusammenarbeit mit der Firma Zett Optics GmbH, Braunschweig, ein vollständig automatisiertes Alterungsmesssystem für die photometrischen und colorimetrischen Größen von Hochleistungs-LEDs entwickelt. Es kann sowohl die Lichtstärke als auch den Farbort der Testobjekte bestimmen. Diese werden auf ein Karussell montiert und zyklisch mit vier revolverartig angeordneten Messköpfen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit gemessen. Der Karusselltisch kann gleichzeitig bis zu 40 LEDs aufnehmen, wobei die Temperatur und Stromstärke der LEDs individuell stabilisiert werden. Die LEDs sind einzeln auf spezielle Halterungen montiert, die einen einfachen Wechsel bzw. Austausch ermöglichen.

Nach Beobachtungsreihen über bis zu 13 Monate hat sich gezeigt, dass viele Exemplare nach individueller Einbrennzeit eine sehr stabile Lichtstärke liefern. Ihre relative Degradation liegt unter 10–5/h. Allerdings sind innerhalb einer Liefercharge große Unterschiede möglich. Der Farbort ist in vielen Fällen äußerst stabil, kann jedoch bei weißen Hochleistungs-LEDs auf Grund der Alterung der implementierten Lumineszenz-Konverter geringfügig driften.

Neben diesen Eignungstests an LEDs dient die Apparatur auch der Validierung existierender theoretischer Alterungsmodelle und der Selektion von LED-Transfernormalen.