Energie sparen: Die LED-Tube im Vergleich zur Leuchtstoffröhre


Bachelorarbeit, 2011
35 Seiten, Note: gut

Leseprobe

Inhaltverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Themenstellung und Relevanz
1.2 Formulierung der Forschungsfragen
1.3 Themenabgrenzung
1.4 Stand der Literatur

2 Die SMD-Tube
2.1 Entwicklung über die LED zur SMD
2.2 Aufbau der SMD-Tube
2.3 Grundbegriffe und Einheiten der Licht- und Beleuchtungstechnik

3 Anforderungen an Lampen und Leuchtmittel T8
3.1 Anforderungen an Leuchtmittel für T8-Fassungen
3.1.1 Anforderungen des Kunden bzw. der Kundin
3.1.2 Vorschriften und Bestimmungen zum Leuchtmittel T8
3.2 Anforderungen an Leuchten mit T8-Fassung

4 SMD-Tube vs. Leuchtstoffröhre
4.1 Technische Vergleichsdaten
4.2 Die Anforderungen an die Lichtqualität
4.3 Vergleiche an Hand der Sicherheitskriterien
4.4 Handhabung und Umweltverträglichkeit

5 Die Einsatzmöglichkeiten der SMD-Tube
5.1 Einsatz in bestehenden Anlagen
5.2 Neuinstallationen

6 Conclusio
6.1 Ausblick in die Zukunft

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: SMD-Tube (http://www.reflexionlight.com)

Abbildung 2: Aufbau einer LED (http://www.fremo-hemsbach.de/LED_GL_01.htm)

Abbildung 3: bedrahtete LED (http://www.luminous.at/wissen.htm)

Abbildung 4: SMD-LED (http://www.luminous.at/wissen.htm)

Abbildung 5: Power Supply einer SMD-Tube des Herstellers Reflexion® (A. Bohn)

Abbildung 6: Übersicht der Nenn- und Wartungswerte der Lichtstärke für gewerbliche Nutzung (http://www.licht.de)

Abbildung 7: Vergleich Wärmentwicklung an Leuchtstoffröhre (unten) & SMD-Tube (oben) (A. Bohn)

Abbildung 8: Beleuchtungspanel (http://www.reflexionlight.com)

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Leistungsübersicht für SMD-Tubes des Herstellers Reflexion® (A. Bohn)

Tabelle 2: Vergleich technischer Daten (A. Bohn)

Tabelle 3: Rechenbeispiel Armortisationsdauer (A. Bohn)

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Spätestens seit der Einführung der Glühbirne zur elektrischen Beleuchtung gilt Thomas Alva Edison (*1847) als Revolutionär der zivilen Nutzung der Elektrizität. Diese fortschrittliche Errungenschaft brachte aber auch neue Anforderungen mit sich, so wurde ein leistungsstarkes, stabiles Stromnetz notwendig. Während anfänglich Kohle und Erdgas zur Erzeugung von elektrischem Strom dienten, kam im 20. Jahrhundert die Atomenergie dazu. Damit war ein Weg geschaffen, die gesamte Welt mit elektrischem Strom zu versorgen. Die sich daraus ergebenden Möglichkeiten führten zu einem enormen Nutzungsspektrum von elektrischem Strom, welches heute nicht mehr wegzudenken ist. Folglich steigt der Verbrauch elektrischer Energie stetig an.[1]

Die International Energy Agency (IEA) gibt für die gesamte Europäische Union im Jahr 2008 einen Verbrauch von 2.856.949 GWh[2] an. Auf Österreich entfallen davon 59.571 GWh.[3] Die jüngsten Ereignisse seit dem 11.03.2011 in Japan und die damit verbundenen Vorfälle in den Atomkraftwerken haben gezeigt, dass ein Umdenken in der Energiepolitik mehr denn je erforderlich ist. Dazu gehört in erster Linie eine Reduktion des aktuellen Verbrauchs. Mit dem Einzug der LED in die Beleuchtungstechnik ist es nun möglich in diesem Bereich Einsparungen zu generieren. Eine der vielseitigen Bauweisen stellt ein LED-Retrofitleuchtmittel, in der Leuchtstoffröhrenvergleichsgröße T8 da – die SMD-Tube.

1.1 Themenstellung und Relevanz

Zu Zeiten des ökologischen und ökonomischen Umdenkens wird kontinuierlich nach effizienten und umsetzbaren Energiesparmaßnahmen gesucht. Der Bereich der Beleuchtungstechnik bietet hier ausbaufähige Potenziale, da noch heute ein ansehnlicher Anteil des Gesamtvolumens der aufgewendeten Energien in diesem Sektor verbraucht wird.

Diese Arbeit befasst sich mit der Möglichkeit herkömmliche Leuchtstoffröhren, welche aktuell etwa 70 % der Innenraumbeleuchtung abdecken[4], in der Größe T8 durch eine SMD-Tube zu ersetzten. Sie beschreibt die Vor- und Nachteile und analysiert die Sinnhaftigkeit eines Wechsels auf diese Technologie.

1.2 Formulierung der Forschungsfragen

In Zusammenhang mit dem Generalthema: Erfolgsfaktoren im Technischen Vertrieb, hat sich der Autor dazu entschieden, zwei Forschungsfragen zu Beantworten.

- Welche Vor- und Nachteile der SMD-Tube ergeben sich im unmittelbaren Vergleich mit Leuchtstoffröhren?
- Ist die SMD-Tube ein sinnvoller Ersatz für die herkömmliche Leuchtstoff-röhre in der Größe T8?

1.3 Themenabgrenzung

Diese Arbeit befasst sich nicht mit der allgemeinen Beleuchtungstechnik und soll auch nicht den Gesamtbereich der LED-/ SMD-Technologie darstellen. Auch die Beleuchtungstechnik in Privathaushalten wird hier nicht betrachtet. Andere Umfangsgrößen oder Arten von Leuchtstoffröhren werden ebenso nicht behandelt. Auch die eigentlichen Leuchten (Fassungsträger) werden nur insoweit mit behandelt wie sie für die SMD-Tube relevant sind.

1.4 Stand der Literatur

Da das Produkt sehr neu und auch noch nicht sehr weit verbreitet ist, gestaltet sich die Suche nach einschlägiger Fachliteratur recht schwer. Reine Literatur, die sich nur mit der SMD-Tube beschäftigt ist dem Autor zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht bekannt. Allgemeine Quellen sowohl zum Thema der Beleuchtungs- und Lichttechnik sowie zur SMD-Technologie konnten ausreichend gefunden werden. Weiteres wurde ein ausführliches Gespräch mit einem Fachmann auf diesem Gebiet, Herr Klaus Spahn von der VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH der bereits verschiedene SMD-Tube ausführlich begutachtet hat und einiges an Fachwissen beitragen konnte, durchgeführt.

2 Die SMD-Tube

Bei der SMD-Tube handelt es sich um ein elektronisches Leuchtmittel, das die herkömmliche Leuchtstoffröhre ersetzen kann. Das Wort Tube kommt aus dem Englischen und steht für Röhre. Äußerlich ist für den Laien bzw. die Laiin kaum ein Unterschied wahrzunehmen. So ist der Anschluss beider Leuchtmittel eine G13-Bipin-Fassung[5], beide haben eine längliche Röhrenform und sind in verschiedenen Lichtfarben erhältlich. Nur dem geschulten Auge fällt auf, dass bei einer SMD-Tube nicht mehr der gesamte Körper des Leuchtmittels Licht abgibt, sondern die Abstrahlung nur noch in einem Winkel von etwa 120 Grad erfolgt. Während Leuchtstoffröhren aus einem Glaskörper gefertigt werden, bestehen SMD-Tubes zu meist aus PVC. Sie sind in verschiedenen Ausführungen mit Milchglas-, Klarglas- oder geriffelten Abdeckungen erhältlich. So wie ihre Vorgänger die Leuchtstoffröhren sind sie in den gängigen Größen 60 cm, 90 cm, 120 cm und 150 cm erhältlich. Auch die regulär bekannten Lichtfarben von Warm über Normal bis hin zu Kalt Weiß sind verfügbar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: SMD-Tube

Eine SMD-Tube ist nicht das gleiche, wie eine LED-Röhre. Der entscheidende Unterschied liegt in der Bauweise der beiden Halbleiterelemente SMD und LED, welche die eigentliche Lichtquelle des Leuchtmittels darstellen. Mit der SMD-Tube ist also im Folgenden eine LED-Tube mit LED in SMD-Bauweise gemeint.

2.1 Entwicklung über die LED zur SMD

Als Urvater der LED gilt der Engländer Henry Joseph Round, der im Jahr 1907 entdeckte, dass anorganische Stoffe die Fähigkeit besitzen zu leuchten. Im Jahr 1951 gelang es dann durch die Entwicklung des Transistors das Zustandekommen der Lichtemissionen zu erklären. Die ersten LED wie man sie auch heute noch kennt kamen im Jahr 1962 auf den Markt. Diese hatten anfänglich noch eine sehr geringe Lichtausbeute von gerade einmal 0,1 Lumen pro Watt. Bei den heutigen SMD-LED geht man von bis zu 100 Lumen pro Watt aus. Entscheidend für diese effiziente Entwicklung ist die ständig besser werdende Qualität der Halbleiterschichten. Der Einsatz der LED in der eigentlichen Beleuchtungstechnik ist erst seit den 1990er Jahren möglich. Denn hier gelang es erst blaue und in Folge dessen auch weiße LED zu entwickeln.[6]

Die nachfolgende Graphik verdeutlicht den Aufbau einer LED:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Aufbau einer LED

Grundlegend unterscheidet man heute zwischen den SMD-LED und den herkömmlichen bedrahteten LED. SMD steht für Surface Mounted Device was übersetzt so viel bedeutet wie oberflächenmontiertes Halbleiterelement. Bei den bedrahteten LED befinden sich an der Unterseite zwei gegenüberliegende Stifte, die auch als Pins bezeichnet werden und zur Durchsteckmontage auf Platinen gedacht sind. Zusammengefasst liegt der entscheidende Unterschied also in den verschiedenen Bauformen zur unterschiedlichen Montage der Halbleiterelemente. Dies wird in den anschließenden Graphiken deutlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: bedrahtete LED

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: SMD-LED

2.2 Aufbau der SMD-Tube

Der grundlegende Aufbau ist bei fast allen Herstellern sehr ähnlich. In eine geschlossene Außenhülle aus Kunstsoff wird der Bauteilträger eingeschoben auf diesem Träger sind auf der Oberfläche die einzelnen SMD verarbeitet und an der Unterseite das Power Supply. Power Supply kommt aus dem englischen und steht für Stromversorgung. Es handelt sich hier um ein einfaches Netzteil mit deren Hilfe aus dem eingehenden Wechselstrom Gleichstrom erzeugt wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Power Supply einer SMD-Tube des Herstellers Reflexion®

Einige Hersteller verwenden auch eine zweigeteilte Außenhülle, bei der die Unterseite aus einem metallischen Werkstoff gefertigt wird und auf diese eine Kunststoffabdeckung gesetzt wird. Dies soll der Kühlung dienen, weist jedoch nach Meinung des Experten der VDE, Herrn Spahn, auf eine mindere Qualität hin, da hier offensichtlich die einzelnen elektronischen Bauteile zu Überhitzen drohen. Weiteres finden sich vereinzelt Hersteller die die SMD-Tube mit einem externen Power Supply anbieten. Dies wiederum soll der Schonung und dem Schutz der SMD-LED dienen. In diesem Zusammenhang finden sich bereits Hersteller, die eine Lebenserwartung von bis zu 100.000 Lichtstunden angeben (nur für die SMD, nicht aber für das Power Supply)[7]. Die Leistungsdaten der verschiedenen SMD-Tubes sind je nach Hersteller unterschiedlich. Die verschiedenen Power Supplies ermöglich den Produzenten die SMD in den Tubes unterschiedlich stark anzusteuern. So kommt es vor das bei vergleichbarer Leistung ein Hersteller weniger bzw. mehr SMD in einer Tube derselben Größe einsetzt als ein anderer. Wird eine SMD über die des Herstellers angegebene Leistung angesteuert kann dies zu einer deutlichen Verringerung ihrer Lebensdauer führen.

[...]


[1] Vgl. Stromverbrauch: http://strom.idealo.de/news/2517-wieviel-strom-verbraucht-eigentlich-die-welt/

[2] GWh – Gigawattstunden (1 GWh = 1 Million kWh)

[3] Vgl. IEA: http://www.iea.org/stats/prodresult.asp?PRODUCT=Electricity/Heat

[4] Vgl. Verwendung Leuchtstoffröhren: http://www.licht.de/de/licht-know-how/beleuchtungstechnik/lampen/lampentypen/leuchtstofflampen/

[5] Def. G13-Bipin-Fassung – Standard-Röhrensockel mit 2 Stiften im Abstand von 13 mm

[6] Vgl. Geschichte der LED: http://www.handelsring.de/geschichte-der-led.php

[7] Vgl: Lebensdauer SMD-Tube: http://www.arteko-led.com/online-katalog/kategorie/leucht-roehren.html

Ende der Leseprobe aus 35 Seiten

Details

Titel
Energie sparen: Die LED-Tube im Vergleich zur Leuchtstoffröhre
Hochschule
Fachhochschule des bfi Wien GmbH
Note
gut
Autor
Jahr
2011
Seiten
35
Katalognummer
V190600
ISBN (eBook)
9783656153580
ISBN (Buch)
9783656153795
Dateigröße
1076 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Zu Zeiten des ökologischen und ökonomischen Umdenkens wird kontinuierlich nach effizienten und umsetzbaren Energiesparmaßnahmen gesucht. Der Bereich der Beleuchtungstechnik bietet hier ausbaufähige Potenziale, da noch heute ein ansehnlicher Anteil des Gesamtvolumens der aufgewendeten Energien in diesem Sektor verbraucht wird.
Schlagworte
Elektro, Elektrotechnik, Elektronik, Licht, LED, SMD, Leuchtstoffröhre, Energiesparlampe, SMD-Röhre, LED-Röhre, LED-Tube, SMD-Tube, Lichtstärke, Beleuchtungsdauer, Beleuchtung
Arbeit zitieren
BA Andreas Bohn (Autor), 2011, Energie sparen: Die LED-Tube im Vergleich zur Leuchtstoffröhre, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/190600

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