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====== LEDs ====== | ====== LEDs ====== | ||
- | In der **Wohnraumbeleuchtung** sind LEDs //die// Lichtquelle. Gühbirnen sind hier ungeeignet, weil sie zu viel Strom verbrauchen. Ungerichtete Glühbirnen sind daher inzwischen auch verboten. Die Hitzeentwicklung verbietet es außerdem, Glühbirnen in zu kleinen Lampen oder Lampen mit empfindlichem Material zu verwenden. Hochdruckentladungslampen die wir in der Terraristik selbstverständlich einsetzten eignen sich für das Wohnzimmer nicht, weil sie oft zu hell sind und nach dem Ausschalten erst abkühlen müssen. Leuchtstoffröhren brauchen zu viel Platz und sind mit steriler Büroatmosphäre assoziiert, die wir im Wohnzimmer vermeiden wollen. Helle Energiesparlampen sind zu klobig und passen nicht in die Leuchten, die für Glühbirnen entwickelt wurden. Energiesparlampen brauchen etwas Zeit, bis sie hell sind, und sind nur mit technischem Aufwand dimmbar. Das Quecksilber ist giftig und es besteht Gesundheitsgefahr, | + | [[funktion|Funktionsweise]] |
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- | LEDs sind klein, sofort hell, dimmbar und im Betrieb ungiftig. Inzwischen gibt es auch viele LEDs mit einem hervorragenden weißen Licht, das dem Glühbirnenlicht in nichts nachsteht. Die EU-Verordnung 1194/2012 verbietet bereits LEDs mit einem Farbwiedergabeindex unter 80 für die Wohnraumbeleuchtung (auch wenn solche LEDs weiterhin in manchen Onlineshops zu finden sind). Der technische Fortschritt bringt hoffentlich bald ausreichend helle LEDs für die üblichen Fassungen im Wohnraum mit einem allgemeiner Farbwiedergabeindex >90, einem hohen Farbwiedergabeindex R< | + | |
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- | ===== LEDs für Reptilien ===== | + | |
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- | In der **Reptilienhaltung** gelten jedoch andere Maßstäbe an die Beleuchtung, | + | |
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- | Es gibt inzwischen zwar viele LEDs, die Leuchtstoffröhren und hqi-Strahler im Punkt Lumen-pro-Watt weit übertreffen, | + | |
- | Allerdings haben diese LEDs in der Regel eine sehr ungünstige spektrale Lichtverteilung und wirken oft auch für das menschliche Auge sehr unangenehm. Hochwertige LEDs sind dann in der Gesamtkostenrechnung oft doch teurer (=> [[: | + | |
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- | Der Hauptnachteil von LEDs liegt aber im Spektrum. Auch wenn LEDs inzwischen für den Menschen ein schönes weißes Licht erzeugen, decken sie das Sehspektrum (=> [[vis: | + | |
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- | Aus diesen Grund empfehle ich LEDs nicht für Terrarienbeleuchtung. Zu den voraussichtlichen Folgen einer solchen farbigen Beleuchtung auf Reptilien: [[: | + | |
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- | Natürlich ist es technisch möglich auch LED-Systeme zu bauen, die ein hervorragendes Spektrum im gesamten für Reptilien sichtbaren Bereich haben. Diese LED-Systeme bestehen aus vielen sehr dicht gepackten Einzel-LEDs, | + | |
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- | Es gibt inzwischen einige Hersteller, die einen Mittelweg versuchen. Econlux (Solar Raptor) bietet einen Reptile Sunstrip UVA an, bei dem auf neun weiße LEDs eine UVA-LED (368 nm) kommt. [[http:// | + | |
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- | Mit hqi-Strahlern haben wir in der Terraristik eine Lampe, die kostengünstig ist und Licht mit einer Helligkeit und einer spektralen Verteilung abstrahlt, die dem Sonnenlicht sehr nahe kommt. In allen Terrarien, in denen eine hohe Helligkeit gewünscht ist, halte ich hqi-Strahler für die sinnvollste Beleuchtung. Wenn gleichzeitig die Wärmeentwicklung gering sein soll, sollten zuerst alle Glühbirnen im Terrarium durch hqi.Strahler ersetzt werden. | + | |
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- | Vollspektrum-Leuchtstoffröhren mit UVA-Anteil bieten ebenfalls Licht im gesamten Sehbereich von Reptilien und sind ebenfalls nicht wesentlich teurer als LEDs. Auch die Wärmeentwicklung dieser Lampen ist bei gleichen Wattzahlen ähnlich gering wie bei LEDs, insbesondere dann, wenn man das Vorschaltgerät aus dem Terrarium entfernt. HE-Leuchtstoffröhren mit EVG außerhalb des Terrariums würde ich einer LED immer dann vorziehen, wenn keine zusätzliche Wärme ins Terrarium soll. | + | |
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- | Lediglich dann, wenn so lokal so wenig Licht (< 1350 Lumen) notwendig ist, dass eine 14W HE-Röhre noch überdimensioniert ist und gleichzeitig Wärme verhindert werden muss, bleiben lediglich LEDs für diese Anwendungsniesche übrig. | + | |
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- | Zu LEDs als " | + | |
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- | ===== Effizienz ===== | + | |
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- | Die Effizienz einzelner weißen LEDs unter Laborbedingung mit entsprechender Kühlung und optimierter Stromversorgung erreicht mittlerweile um die 250lm/W. Im praktischen Einsatz werden LEDs jedoch üblicherweise nicht auf maximal Effizienz ohne Berücksichtigung der Helligkeit optimiert (vgl. [[: | + | |
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- | Komplette LED Lampen, die direkt als Ersatz für Glühbirnen, | + | |
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- | ==== Licht ohne Wärme ==== | + | |
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- | LEDs strahlen Licht im Bereich von 450-650nm ab. Diese Strahlung wirkt, wenn sie vom Bodengrund oder dem Reptil absorbiert wird, als Wärme. Licht ohne Wärme ist daher physikalisch nicht möglich. Das Spektrum von Leuchtstoffröhren und LEDs ist sehr ähnlich (eng begrenzt auf 400-700nm, kein IR oder UV), daher heizen LEDs und Röhren ein Terrarium //bei gleicher Lichtmenge// | + | |
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- | Häufig werden LEDs jedoch mit sehr geringer Leistung eingesetzt, häufig 1-8W. Diese Systeme erzeugen tatsächlich nur sehr wenig Wärme, jedoch gleichzeitig auf sehr wenig Licht. | + | |
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- | ===== UV-LED ===== | + | |
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- | Die Firma [[http:// | + | |
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- | ===== Funktion ===== | + | |
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- | ==== pn-Halbleiter ==== | + | |
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- | Leuchtdioden sind pn-Halbleiterdioden. Grundlage bildet ein Kristall aus Einheiten, die im Mittel vier Valenzelektronen enthalten. Das kann ein Material aus der IV. Hauptgruppe des Periodensystems sein (z.B. Silicium) oder eine Verbindung aus Elementen der III. und V. Hauptgruppe (z.B. GalliumArsenid). Das Kristallgitter ist von den Verbindungen der einzelnen Elemente mit vier Nachbarelementen geprägt. | + | |
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- | Währen des Wachstumsprozesses wird eine Seite mit Atomen der V. Hauptgruppe dotiert. Diese Atome bringen ein zusätzliches (negatives) Elektron in den Kristall ein. Es wird durch den positiven Atomkern gehalten, ist aber nicht fest in das Kristallgitter eingebunden, | + | |
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- | Im Bereich in dem p- und n-dotierte Kristallhälften direkt aufeinander treffen, können einige der Elektronen aus dem n-dotierten Bereich sich so weit von ihren positiven Atomkerne entfernen und so nah an die negativen Atomkerne der p-dotierten Hälfte annähern (oder die Löcher sich entfernen), dass sie die Löcher auffüllen (oder Löcher und Elektronen rekombinieren). Es entsteht eine Raumladungszone oder Sperrschicht. | + | |
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- | Elektronen, die auf der n-dotierten Seite (" | + | |
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- | Dieser Übergang, bei Energie und Impuls erhalten sein müssen, ist im Bändermodell einfacher zu visualisieren. Die einzelnen Energieniveaus der Atome verschmieren wegen der periodischen Anordnung der Atome im Kristall zu einem Valenzband und einem Leitungsband die energetisch durch eine Bandlücke getrennt sind. Fest im Kristallgitter gebundene Elektronen befinden sich im Valenzband, frei bewegliche Elektronen im Leitungsband. Auf der n-dotierten Seite ist folglich das Valenzband voll und einige Elektronen befinden sich im Leitungsband; | + | |
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- | ==== Einfarbige LEDs ==== | + | |
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- | Die Bandlücke ΔE legt fest, welche Wellenlänge das emittierte Licht hat. Durch geschickte Wahl der Materialien kann die Farbe des Lichts einer LED festgelegt werden. | + | |
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- | Für blaue LEDs, die normalerweise die Grundlage für alle weißen LEDs bilden, wird Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) verwendet. | + | |
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- | Verschiedenfarbige LEDs können dann auch kombiniert werden. Eine rote, eine grüne und eine blaue LED ergeben zusammen beispielsweise für das menschliche Auge weißes Licht. | + | |
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- | ==== Leuchtstoffe ==== | + | |
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- | Wesentlich häufiger wird aber eine blaue LED mit einem Leuchtstoff kombiniert um für das menschliche Auge weißes Licht zu erzeugen. Der Leuchtstoff wandelt einen Teil des blauen Lichts in grünes, gelbes und rotes Licht um, so dass der gesamte für den Menschen sichtbare Spektralbereich abgedeckt ist. | + | |
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- | Handelsübliche weiße LEDs bestehen aus einer blauen LED mit einem Leuchtstoff im gelben Bereich. Je nach Breite und Menge des Leuchtstoffs lässt sich die Farbwiedergabe zwischen 70 und 80 und die Farbtemperatur variieren. Das Spektrum hatte gewisse Ähnlichkeiten mit dem Spektrum der [[: | + | |
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- | Mit mehr als einem Leuchtstoff ist ein stärker kontinuierliches Spektrum mit Farbwiedergabeindex größer als 90 möglich. | + | |
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- | ===== Aufbau ===== | + | |
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- | Eine große Rolle bei der Effizienz einer LED spielen die elektrischen Kontakte und die Wärmeabführung. Die elektrischen Kontakte dürfen kein Licht schlucken müssen aber den Halbleiter trotzdem gleichmäßig mit Strom versorgen. Da die Effizienz von LEDs bisher noch gering ist, muss die entstehende Wärme abgeführt werden. Andernfalls führt die hohe Temperatur zu starken Gitterschwingungen, | + | |
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- | ==== DIP-LEDs ==== | + | |
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- | ==== SMD-LEDs ==== | + | |
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- | ===== Literatur ===== | + | |
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+ | Meine Beurteilung von LEDs für Terrarien fällt weiterhin überwiegend negativ aus: [[reptilien|LEDs für Reptilien]] |
led/start.txt · Last modified: 2020/06/06 13:44 by sarina