LED-Nennlebensdauer: Alles über Leuchtstunden und Schaltzyklen

by Wolfgang Messer | 16.1.2014 01:02

Die Hersteller müssen für ihre LED-Leuchtmittel eine Nennlebensdauer veröffentlichen – in Leuchtstunden und Schaltzyklen. Woher können die das so genau wissen, und dürfen wir Kunden uns auf diese Angaben verlassen?

LED-Lebensdauer-Illu

Zwei Feinde einer LED-Lampe: Die Zeit und der Lichtschalter. (Fotos: Batholit@Wikimedia Commons[1], Lizenz: Public Domain[2] / W. Messer / Adrevruas@Wikimedia Commons[3], Lizenz: CC-by 3.0[4], nachbearbeitet)

10, 15, 25 Jahre oder sogar noch längere Lebensdauer versprechen die LED-Anbieter für ihre Lampen und Leuchten. Bei vielen Modellen mag das durchaus stimmen, aber wirklich wissen kann man’s nicht. Schließlich wird LED-Beleuchtung im Haushalt erst seit höchstens fünf Jahren in nennenswertem Umfang eingesetzt. Außerdem beziehen sich diese Angaben nicht auf den Dauerbetrieb, sondern nur auf durchschnittlich 2,7 Stunden Aktivität pro Tag.

Deshalb stehen auf den Verpackungen und Datenblättern unter anderem prognostizierte „Leuchtstunden“. Die könnte man – ausgehend vom Durchschnitts- „Normgebrauch“ – durch 1000 teilen und hätte dann die ungefähre Lebensdauer in Jahren. Aber in Wirklichkeit ist das nicht so einfach. Die Hersteller lassen ihre neuen Lampen nämlich nicht erst 25.000 Stunden dauerleuchten, bevor sie die Teile auf uns loslassen. So ein Testlauf würde fast drei Jahre dauern; bis dahin gäbe es schon mindestens sechs verbesserte Nachfolgemodelle und die Lampe wäre völlig veraltet.

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6000 Stunden müssen meist genügen

Die meisten Anbieter[6] und professionellen Tester wie die Österreichische Energieagentur[7] oder „Stiftung Warentest“[8] belassen es deshalb bei höchstens 6000 Stunden und regelmäßigen Zwischenmessungen, um Rückschlüsse auf die verbleibende Leistungsfähigkeit nach 25.000 Stunden ziehen zu können. Die DIN-Richtvorgabe für LED-Module war bisher: Am Ende des Dauerlaufs müssen bei mindestens 50% der Exemplare einer Serie noch ≥ 70% des Anfangs-Lichtstroms da sein (nennt sich „L70B50“). Eine einheitliche EU-Regelung/Messmethode zur Ermittlung der Nennlebensdauer von LED-Lampen gab es bis September 2013 noch nicht[9].

Ab März[10] dieses Jahres schreibt die EU-Ökodesignverordnung[11] vor, dass wenigstens 90% der Exemplare eines LED-Leuchtmittel-Modells 6000 Leuchtstunden überleben und dann noch mindestens 80% der ursprünglichen Helligkeit liefern müssen. Alle weiteren Vorgaben – etwa zur Schaltfestigkeit (≥ 15.000 Zyklen, wenn die LED-Nennlebensdauer ≥ 30 000 Stunden beträgt, sonst mindestens die Hälfte der Leuchtstunden) und der Frühausfallrate (maximal 5% nach 1000 Stunden) – bleiben auf dem Stand vom vorigen September. Nachgeprüft wird die tatsächliche Einhaltung von den jeweiligen Landesbehörden nach einer EU-einheitlich festgelegten Stichproben-Methode.

Nach der LED-Nennlebensdauer wird’s nicht duster

Wenn also auf der Verpackung eines seriösen Herstellers was von „Lebensdauer: 15.000 Leuchtstunden“ steht, heißt das nicht, dass die Lampe ab der 15.001. Stunde komplett dunkel bleibt. Sie hat bis dahin nur einen Teil ihres angegebenen Lichtstromwertes[12] verloren. Eine 806-Lumen-„Birne“ wird Sie dann vermutlich noch mit mindestens 600 Lumen beglücken können – kein Grund zum Wegwerfen[13].

LED-Lebensdauer-Angaben
Schaltzyklen- und Leuchtstunden-Nennwerte auf den Packungen verschiedener LED-Lampen – jeder Hersteller hat dafür seine eigene Symbolik. (Fotos: W. Messer)

Schon die auf 6000 Stunden begrenzte Dauerprüfung kostet allerdings über acht Monate Zeit. Schneller geht’s mit erschwerten Testbedingungen, die einen längeren Gebrauch simulieren. Beispielsweise macht die österreichische Firma LEDON gut dreiwöchige „HASS-Tests“[14] (für „Highly Accelerated Stress Screening“).

Dabei setzen die Techniker laut Unternehmensangaben das Leuchtmittel pausenlos in relativ kurzen Abständen extremen, ständig wechselnden äußeren Bedingungen aus. Dazu gehörten Temperatursprünge zwischen +80 und -25 °C und wieder zurück innerhalb von nur zehn Minuten. In der Hochtemperaturphase werde die Lampe außerdem immer wieder an- und ausgeschaltet.

Zusätzlich gebe es einen Feuchtigkeitstest, bei dem die LED-Lampen über einen längeren Zeitraum eine relative Luftfeuchtigkeit von 85 Prozent bei 85 Grad Hitze aushalten müssten. Die Leuchtdioden selbst stecken solchen „HASS“-Stress normalerweise locker weg; alles darum herum wird aber kräftig gefordert[15]: Lötstellen, Verklebungen[16], Silikonüberzüge[17], Vorschaltelektronik, Gehäusematerial.

LED-Lampen mit „Thermostat“

In diversen neuen Marken-LED-Lampenmodellen (etwa Spots von Osram[18] und LEDON[19]) arbeitet deshalb eine Hitzeschutz-Schaltung, die die Leistung ab einer bestimmten Temperatur herunterregelt oder kappt. Nach einer Abkühlphase gibt’s dann automatisch wieder volle Power. Sehr schön testen kann ich das mit meinen Zwillings-Strahlern im Tonstudio[20], wo die GU10-LED-Spots ihr Licht nach unten und die Hitze nach oben ins enge, geschlossene Gehäuse strahlen. Da gibt’s fast keinen Luftaustausch zur Kühlung. Für die Lampen ist das der „worst case“[21] und auch so ’ne Art „HASS-Test“.

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Extrembedingungen für meine LED-Testspots: Enge Strahlergehäuse ohne Kühlluftöffnungen oben. (Foto: W. Messer)

Bessere Lebensumstände haben vermutlich die einzelnen Lampen, die von LEDON bereits seit drei Jahren im Dauerbetrieb getestet werden. Die sollen laut Unternehmens-Info[22] mittlerweile über 25.000 Stunden absolviert haben und immer noch keine Ermüdungserscheinungen zeigen.

Tatsächlich sind ohnehin nicht die LED-Chips die Schwachpunkte eines Leuchtmittels. Die schaffen auch über 50.000 Stunden Dauerbetrieb[23]. Hilft aber nichts, wenn etwa die Kondensatoren, Trafos und Gleichrichter im Treiber lange vorher schlapp machen.

Zwar legen’s die Hersteller vermutlich nicht darauf an, dass ihre Lampen nur eine bestimmte Zeit funktionieren – das wäre auch kaum exakt genug zu determinieren[24]. Sie müssen jedoch die Material-Einkaufskosten im Zaum halten, sonst leidet die Gewinnspanne – vor allem bei stetig sinkenden Verkaufspreisen[25].

Viele Schaltvorgänge können schaden

Da wirbt manches Unternehmen sicherheitshalber lieber mit konservativen Leuchtstunden- und Schaltzyklen-Zahlen[26], um nicht in den Verdacht der Hochstapelei zu geraten. Denn auch viele Ein-/Aus-Schaltungen können die Lebensdauer der Lampen-Elektronik verkürzen, unabhängig von den Betriebsstunden.

Deshalb kann es passieren, dass nur jeweils kurzzeitig, aber häufig genutzte Leuchtmittel in Treppenhäusern oder Fluren vor dem Erreichen ihrer Nennlebensdauer den Geist aufgeben. Verbraucherschützer raten bei Haushaltsbeleuchtung, mit durchschnittlich mindestens zehn Schaltzyklen täglich zu rechnen.

Top-Modelle halten locker über 100.000 Zyklen aus

Osram gibt beispielsweise in seinen Datenblättern Ein- und Ausschalt-Testphasen von jeweils 30 Sekunden an (also eine Minute für einen kompletten Schaltzyklus), kann so innerhalb von 70 Tagen 100.000 Zyklen schaffen und diese (oder mehr) auch für viele seiner Modelle garantieren – ganz ohne Extrapolation[27] oder Hochrechnung.

Den Leuchtdioden selbst kann das ziemlich egal sein. Moderne Chips stecken Milliarden von Schaltzyklen unbeeindruckt weg. Das müssen sie auch, wenn sie etwa mit Schaltregern in der Lampe „gepulst“[28] werden. Betroffen von der vorzeitigen Alterung ist allein die Elektronik. Für LED-Lampen gilt deshalb die auch von anderen Elektrogeräten bekannte Ausfallverteilung nach der „Badewannenkurve“[29] (Grafik: Wyatts, McSush, El Grafo @ Wikimedia Commons[30], Lizenz: Public Domain[31]):

Badewannen-Kurve
In der ersten Zeit verabschieden sich also sehr schnell und mit relativ hoher Rate die fehlerhaften „Montagsexemplare“; alle anderen Lampen haben danach eine lange Zeit mit wenigen Ausfällen, und erst sehr viel später steigt die Ausfallrate altersbedingt wieder an.
Osram-Spot-Treiber
So vollgepackt präsentiert sich das Innere eines dimmbaren Osram-LED-Spots[32]: Elektronische Bauteile bis zum Abwinken – und das ist nur die Oberseite der Platine. (Foto: W. Messer)

Bei supergünstigen LED-Leuchtmitteln aus dubiosen Fernost-Quellen müssen Sie übrigens gar nicht so genau wissen, was mit den Packungsangaben gemeint ist. Diese „China-Kracher“ sind nämlich unter anderem deshalb so extrem billig, weil sich die Hersteller anständiges Material und ausgiebige Tests sparen, sondern lieber ausgewürfelte Traumwerte drauf schreiben, die – je nach Gemütslage des Kunden – für Lachanfälle oder Heulkrämpfe sorgen. Wenn so eine Wunderlampe[33] mal keinen Augenkrebs verursacht und auch noch jahrelang durchhält, dann ist es reiner Zufall.

Mehr zum Thema:

“Geplante Obsoleszenz”: Auch ein Thema bei LED-Lampen?[34]

Spannend: Schneller LED-Tod wegen zu viel Volt im Stromnetz?[35]

VOC: Der (un-)heimliche Feind der LED[36]

Leiden LED-Lampen durch Dunst, Dampf und Staub?[37]

LED-Lampen-Recycling mit dem “Club der toten Lichter”[38]

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Links/Quellen:
  1. Batholit@Wikimedia Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alarm_Clocks_20101107a.jpg
  2. Public Domain: http://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain
  3. Adrevruas@Wikimedia Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Interruptor.JPG
  4. CC-by 3.0: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en
  5. [Image]: http://www.fastvoice.de/audio-demos.html
  6. Anbieter: http://megamanlighting.com/de/Technik/Lebensdauer-und-Lichtstromerhalt
  7. Österreichische Energieagentur: http://futurezone.at/produkte/die-besten-led-birnen-und-led-spots-im-langzeit-test/39.291.631
  8. „Stiftung Warentest“: http://fastvoice.net/2013/04/26/led-lampen-im-stiftung-warentest-check-fast-alle-gut/
  9. gab es bis September 2013 noch nicht: http://fastvoice.net/2012/08/07/keine-eu-messvorgaben-wie-schaltfest-sind-led-lampen/
  10. Ab März: http://fastvoice.net/2014/01/05/2014-auf-dem-led-markt-passiert/
  11. EU-Ökodesignverordnung: http://fastvoice.net/2012/12/20/okodesign-eu-verscharft-regeln-fur-led-beleuchtung/
  12. Lichtstromwertes: http://fastvoice.net/2013/02/23/die-lumen-falle-wie-lichtstrom-werte-hinters-licht-fuhren/
  13. Wegwerfen: http://fastvoice.net/2013/05/13/led-lampen-recycling-mit-dem-club-der-toten-lichter/
  14. gut dreiwöchige „HASS-Tests“: http://www.ledon-lamp.com/de/ratgeber/entwicklung-einer-led-lampe-teil-3.htm
  15. kräftig gefordert: http://fastvoice.net/2012/08/29/leiden-led-lampen-durch-dunst-dampf-und-staub/
  16. Verklebungen: http://fastvoice.net/2013/02/20/voc-der-un-heimliche-feind-der-led/
  17. Silikonüberzüge: http://fastvoice.net/2013/04/03/silicone-valley-leds-arbeiten-mit-silikon-und-silizium/
  18. Spots von Osram: http://fastvoice.net/2013/08/16/im-test-neuer-superstar-led-spot-von-osram-mit-385-lumen/
  19. LEDON: http://fastvoice.net/2013/01/25/neue-ledon-led-spots-back-in-black/
  20. Zwillings-Strahlern im Tonstudio: http://fastvoice.net/2012/09/03/led-schlachtbank-im-fastvoice-studio/
  21. „worst case“: http://fastvoice.net/2012/08/11/hier-wirds-heis-der-tc-punkt-von-led-lampen/
  22. Unternehmens-Info: http://www.ledon-lamp.com/de/ratgeber/entwicklung-einer-led-lampe-teil-3.htm
  23. über 50.000 Stunden Dauerbetrieb: http://www.osram.de/osram_de/news-und-wissen/led-home/professionelles-wissen/led-grundlagen/lebensdauer/index.jsp
  24. kaum exakt genug zu determinieren: http://fastvoice.net/2013/03/21/geplante-obsoleszenz-auch-ein-thema-bei-led-lampen/
  25. stetig sinkenden Verkaufspreisen: http://fastvoice.net/2013/06/25/preisrutsch-bei-led-lampen-sorgt-fur-risiken-und-chancen/
  26. Schaltzyklen-Zahlen: http://www.ledon-lamp.com/de/schalthaeufigkeit.htm
  27. Extrapolation: http://de.wikipedia.org/wiki/Extrapolation
  28. Schaltregern in der Lampe „gepulst“: https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#Betrieb_mit_Schaltregler
  29. „Badewannenkurve“: http://de.wikipedia.org/wiki/Ausfallverteilung
  30. Wikimedia Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bathtub_curve_de.svg
  31. Public Domain: http://en.wikipedia.org/wiki/public_domain
  32. dimmbaren Osram-LED-Spots: http://fastvoice.net/2013/02/10/neuer-osram-superstar-spot-das-led-fernlicht/
  33. Wunderlampe: http://fastvoice.net/2013/04/21/aldi-und-die-led-wunderlampen/
  34. “Geplante Obsoleszenz”: Auch ein Thema bei LED-Lampen?: http://fastvoice.net/2013/03/21/geplante-obsoleszenz-auch-ein-thema-bei-led-lampen/
  35. Spannend: Schneller LED-Tod wegen zu viel Volt im Stromnetz?: http://fastvoice.net/2014/12/06/spannend-schneller-led-tod-wegen-zu-viel-volt-im-stromnetz/
  36. VOC: Der (un-)heimliche Feind der LED: http://fastvoice.net/2013/02/20/voc-der-un-heimliche-feind-der-led/
  37. Leiden LED-Lampen durch Dunst, Dampf und Staub?: http://fastvoice.net/2012/08/29/leiden-led-lampen-durch-dunst-dampf-und-staub/
  38. LED-Lampen-Recycling mit dem “Club der toten Lichter”: http://fastvoice.net/2013/05/13/led-lampen-recycling-mit-dem-club-der-toten-lichter/

Source URL: http://fastvoice.net/2014/01/16/led-nennlebensdauer-alles-ueber-leuchtstunden-und-schaltzyklen/