Kaum ein anderes Thema wird derzeit in dem Arbeitsgebiet der Beleuchtung so häufig diskutiert wie deren energetisches Einsparpotenzial und Wirtschaftlichkeit. Konventionelle Lampen wurden aufgrund energetischer Anforderung vom Markt verdrängt und bei den Kompaktleuchtstofflampen treten Schwierigkeiten mit der Entsorgung auf. Daher scheinen sich zurzeit die LED als energieeffiziente Lösung für die Beleuchtung mit längerer Lebensdauer durchzusetzen. Wie sieht es jedoch mit ihrer Beleuchtungsqualität aus? Wie energie- und kosteneffizient sind die LEDs? Die Antwort auf diese Fragen sollte auf einer ganzheitlichen und objektiven Wirtschaftlichkeitsbetrachtung basieren. Die Höhe der tatsächlichen Investitionskosten und der Lichtstromdegradation der LEDs sollte berücksichtigt werden. Daneben ist die tatsächliche Beleuchtungsdauer der Beleuchtungsanlage unter Berücksichtigung der genormten Beleuchtungsstärke zu beachten. Zur Veranschaulichung wird eine Beleuchtungssimulation in einem Raum betrachtet. Zur Diskussion stehen zwei Beleuchtungs-Varianten: eine LED-Variante und eine konventionelle Variante mit Leuchtstofflampen. In der Wirtschaftlichkeitsberechnung werden die Kosten für die Beleuchtung über einen Zeitraum von 18 Jahren verglichen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Degradation des Lichtstroms von LED-Produkten über die Zeit zu verstehen und den Einfluss der Lichtstroms-Degradation von LEDs auf die Wirtschaftlichkeit zu untersuchen.
Inhaltsverzeichnis
- Inhaltsverzeichnis
- Abstract
- Einleitung und Zielsetzung der Arbeit
- Geschichte der LED
- Aufbau und Funktionsweise von LEDs
- T-Type LED
- SMD-LED
- COB-LED
- Wesentlichen Eigenschaften von LEDs
- Elektrische Eigenschaften
- Optische Eigenschaften
- Thermische Eigenschaften
- Mechanische Eigenschaften
- Erzeugung von weißem Licht im Halbleiter
- Wellenlängenkonversion mit Phosphoren (Phosphorkonversions-Technologie)
- Multichip-Lösungen (RGB-Technologie)
- Stand der Technik
- Zuverlässigkeit von LEDs
- Lebenszyklus
- Lebensdauer
- Lebensdauer bei Lichtstromdegradation (LxBy)
- Lebensdauer bei Totalausfall (LxCy)
- Lebensdauer bei Kombination von Lichtstromdegradation und Totalausfall
- Einflussfaktoren auf die Lebensdauer von LEDs
- Temperatur
- Thermischer Widerstand Rth
- Sperrschicht-Temperatur TJ(Junction temperatur)
- Umgebungstemperatur TA
- Thermomanagement
- Betriebsstrom
- Weitere Einflussfaktoren
- Temperatur
- Hauptkriterien zur Auswahl der LED-Leuchte
- Lichtausbeute
- Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur
- Aktueller Stand der Normen
- Wartung von Beleuchtungsanlagen
- Lampenlichtstromwartungsfaktor (LLMF)
- Lampenüberlebensfaktor (LSF)
- Leuchtenwartungsfaktor (LMF)
- Raumwartungsfaktor (RSMF)
- Vordimensionierung der Beleuchtung
- Bewertung von Beleuchtungsvarianten in der Bibliothek
- Analyse des Raums
- Analyse der Art der Sehaufgabe
- Festlegung der Parameter für die Energiebewertung
- Auswahl von Leuchten
- LEO-Leuchte
- T16 (T5)-Leuchte
- Vorgehensweise
- Beleuchtungssimulation mit LEO-Leuchten
- Beleuchtungssimulation mit T 16 (T5)-Leuchtstofflampen
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
- Diskussion der Ergebnisse
- Zusammenfassung
- Technologie-Ausblick
- Anhang
- Definition des Lichts
- Lichttechnische Größen
- Lichtstrom
- Lichtstärke
- Beleuchtungsstärke
- Leuchtdichte
- LED-Lebensdauer-Wartungsfaktortabelle
- Quellenverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellen-verzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Wirtschaftlichkeit von LED-Bürobeleuchtung unter Berücksichtigung des Lichtstromrückgangs aufgrund von Lampenalterung. Sie untersucht die Kostenentwicklung von LED-Beleuchtung im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstofflampen über einen Zeitraum von 18 Jahren. Die Arbeit analysiert die verschiedenen technischen Eigenschaften von LEDs, die Auswirkungen der Lichtstromdegradation auf die Lebensdauer und die Relevanz von Wartungsfaktoren für die Planung von Beleuchtungsanlagen.
- Lebensdauer von LEDs und Lichtstromdegradation
- Wirtschaftlichkeitsvergleich von LED- und Leuchtstofflampen-Beleuchtung
- Einfluss von Temperatur und Betriebsstrom auf die Lebensdauer von LEDs
- Wartungsfaktoren und ihre Bedeutung für die Planung von Beleuchtungsanlagen
- Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten gemäß DIN EN 12464-1
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung und Zielsetzung der Arbeit: Diese Einleitung stellt das Thema der Arbeit vor und erläutert die Zielsetzung, die Wirtschaftlichkeit von LED-Bürobeleuchtung zu untersuchen. Die Arbeit befasst sich mit der Frage, ob LEDs eine energieeffiziente und wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Leuchtstofflampen darstellen.
- Geschichte der LED: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Entwicklung der LED-Technologie von den frühen Anfängen bis hin zu den heutigen Anwendungen in der Beleuchtung.
- Aufbau und Funktionsweise von LEDs: Dieses Kapitel beschreibt die verschiedenen Bauformen von LEDs, wie T-Type LEDs, SMD-LEDs und COB-LEDs. Es erklärt die Funktionsweise von LEDs, die auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz basiert.
- Wesentlichen Eigenschaften von LEDs: Dieses Kapitel behandelt die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von LEDs, darunter elektrische, optische, thermische und mechanische Eigenschaften.
- Erzeugung von weißem Licht im Halbleiter: Dieses Kapitel erklärt die beiden gängigen Methoden zur Erzeugung von weißem Licht mit LEDs: die Phosphorkonversions-Technologie und die Multichip-Lösungen (RGB-Technologie).
- Stand der Technik: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der LED-Technologie und ihre Anwendungen in verschiedenen Bereichen.
- Zuverlässigkeit von LEDs: Dieses Kapitel behandelt die Zuverlässigkeit von LEDs, insbesondere die Lebensdauer und die Lichtstromdegradation. Es werden verschiedene Lebensdauerangaben erläutert und der Einfluss von Faktoren wie Temperatur und Betriebsstrom auf die Lebensdauer untersucht.
- Hauptkriterien zur Auswahl der LED-Leuchte: Dieses Kapitel beschreibt die wichtigsten Kriterien für die Auswahl von LED-Leuchten, wie Lichtausbeute, Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur.
- Aktueller Stand der Normen: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die aktuellen Normen und Standards für LED-Leuchten und LED-Module.
- Wartung von Beleuchtungsanlagen: Dieses Kapitel erläutert die Bedeutung von Wartungsfaktoren für die Planung von Beleuchtungsanlagen und beschreibt die verschiedenen Komponenten des Wartungsfaktors.
- Vordimensionierung der Beleuchtung: Dieses Kapitel behandelt die Vordimensionierung von Beleuchtungsanlagen, insbesondere die Ermittlung des Raumindexes und des notwendigen Gesamtlichtstroms.
- Bewertung von Beleuchtungsvarianten in der Bibliothek: Dieses Kapitel präsentiert eine Methode zur Bewertung von Beleuchtungsvarianten am Beispiel einer Bibliothek. Es werden die verschiedenen Schritte der Analyse, Simulation und Wirtschaftlichkeitsberechnung erläutert.
- Diskussion der Ergebnisse: Dieses Kapitel analysiert die Ergebnisse des Beleuchtungsvergleichs und diskutiert die Stärken und Schwächen der verwendeten Methoden.
- Zusammenfassung: Dieses Kapitel fasst die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit zusammen und stellt die Schlussfolgerungen dar.
- Technologie-Ausblick: Dieses Kapitel gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der LED-Technologie und ihre möglichen Anwendungen in der Beleuchtung.
- Anhang: Der Anhang enthält zusätzliche Informationen zur Definition des Lichts, lichttechnischen Größen und einer LED-Lebensdauer-Wartungsfaktortabelle.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Wirtschaftlichkeit von LED-Bürobeleuchtung, Lichtstromrückgang, Lebensdauer von LEDs, Wartungsfaktoren, Energieeffizienz, Beleuchtungsanlagen, DIN EN 12464-1, Leuchtstofflampen, Lichtstromdegradation, Temperatur, Betriebsstrom, Phosphorkonversions-Technologie, RGB-Technologie, Lichtausbeute, Farbwiedergabeindex, Farbtemperatur, Annuitätenmethode, Beleuchtungsplanung, Simulation, Wirtschaftlichkeitsberechnung, Technologie-Ausblick, OLEDs.
- Arbeit zitieren
- Abdias Mbeusseune (Autor:in), 2014, Wirtschaftlichkeit von LED-Bürobeleuchtung unter Berücksichtigung des Lichtstromrückgangs aufgrund von Lampenalterung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273722
