Funktionsweise von LED-Glühbirnen

Die LED-Beleuchtung geht an. Seit vielen Jahren werden LEDs zur Beleuchtung vieler Objekte verwendet, darunter Digitaluhren, Weihnachtsbeleuchtung, Taschenlampen und Verkehrssignale. Aber LEDs haben sich in Bezug auf die Heimbeleuchtung nicht wirklich durchgesetzt. Unternehmen waren aufgrund einiger Einschränkungen nicht in der Lage, sie als normale Glühbirnen in Ersatzgröße herzustellen. Aber in den letzten zehn Jahren haben diese LED-Ersatzlampen – die Art, die einfach wie eine Glühlampe in eine Lampe geschraubt wird – erheblich an Popularität gewonnen. Jetzt nutzt ein beträchtlicher Teil der Familien und Unternehmen sie.

Laut einer Umfrage aus dem Jahr 2017 haben 38 Prozent der Amerikaner von Glühlampen auf LED-Leuchten umgestellt, während 70 Prozent der Amerikaner mindestens eine LED-Lampe gekauft hatten. Dieser Anteil ist höchstwahrscheinlich nach 2017 gestiegen.

In diesem Beitrag untersuchen wir, wie LED-Glühbirnen funktionieren, warum sie eine gute Beleuchtungsoption darstellen und einige der Vor- und Nachteile ihrer Verwendung. Beginnen wir mit den Grundlagen: Auf welche Weise erzeugt eine LED Licht?

Grundlagen von LED-Glühbirnen

Eine „Solid-State-Lighting“-Technologie oder SSL ist das, was eine LED ist. Im Wesentlichen strahlt ein SSL Licht von einem festen Objekt aus, im Gegensatz zu einem Vakuum (wie einer Glühlampe) oder einem Gas (wie einer CFL). Bei einer herkömmlichen LED ist eine solche Substanz ein Halbleiter.

Einfach gesagt, eine LED erzeugt Licht, wenn ein elektrischer Strom durch einen Mikrochip fließt, wodurch die kleinen Lichtquellen, die LEDs genannt werden, zum Leuchten gebracht werden und dadurch sichtbares Licht erzeugt wird. Eine ausführliche Erklärung finden Sie unter Funktionsweise von Leuchtdioden.

Während LEDs viel Licht erzeugen, wird ein Teil des Lichts in der Struktur der LEDs eingeschlossen, was ein Problem darstellt, wenn sie als Hauptbeleuchtungsquelle in einem Haushalt verwendet werden. Daher war eine LED-Lampe oft dunkler als eine Glühlampe, und die meisten Menschen mögen sehr helle Lampen und Deckenleuchten.

LED-Glühbirnen sind viel heller. Heutzutage können LED-Ersatzlampen eine Helligkeit bieten, die mindestens der einer 60--Watt-Glühlampe entspricht, was sie zu einer praktischen Lösung für die grundlegenden Anforderungen an die Heimbeleuchtung macht. Außerdem ist die Lebensdauer einer LED-Ersatzglühlampe 24,000 Stunden länger als eine herkömmliche 60--Watt-Glühlampe.

Und der Preis ist geringer. Sie können 75 US-Dollar pro Jahr sparen, indem Sie für die fünf am häufigsten verwendeten Glühbirnen Ihres Hauses zu LED ENERGY STAR-Versionen wechseln.

Dies bringt die Vor- und Nachteile von LED-Glühbirnen zur Sprache.

Vorteile der LED-Beleuchtung

Der erste ist der verringerte Energieverbrauch. Im Vergleich zu bisherigen Beleuchtungstechnologien verbraucht die LED-Technik zur Lichterzeugung deutlich weniger Energie zum Heizen. Im Vergleich zu Kompaktleuchtstofflampen und Glühbirnen, die 90 Prozent ihrer Energie als Wärme freisetzen, ist es weitaus energieeffizienter als der Vakuum-/Filament-Ansatz, der bei Glühbirnen zum Einsatz kommt. Es verbraucht auch mindestens 75 Prozent weniger Energie (die etwa 80 Prozent ihrer Energie als Wärme freisetzen).

Eine 100--Watt-Glühlampe würde 432 Kilowattstunden pro Jahr verbrauchen, wenn Sie Ihre Beleuchtung 4.320 Stunden im Jahr betreiben (360 Stunden pro Monat/90 Stunden pro Woche/12,85 Stunden pro Tag), verglichen mit etwas mehr als 60 Kilowatt -Stunden für eine äquivalente 14--Watt-LED-Lampe. Außerdem setzen LEDs 50 Prozent weniger CO2 frei als Kompaktleuchtstofflampen und 90 Prozent weniger CO2 als die alten Halogenlampen.

Dies ist jedoch nur ein Teil der Erzählung. Der andere Faktor ist die Zeiteffizienz: Obwohl Glühlampen eine Lebensdauer von 1,000- Stunde haben, hat eine hochwertige LED-Lampe theoretisch eine Lebensdauer von 25,000 Stunden oder mehr. Der Kontrast zwischen Glühlampen und fluoreszierenden Lichtquellen und Festkörperbeleuchtung wie LEDs ist verblüffend: Um die Lebensdauer einer Glühlampe zu erreichen, müsste eine LED-Leuchte drei Jahre lang, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche eingeschaltet bleiben. (Um ehrlich zu sein, halten nicht alle LED-Leuchten so lange, wie sie sollten. Wenn Teile zu früh ausfallen, haben einige möglicherweise eine kürzere Lebensdauer.)

Wenn Sie das Kostenproblem betrachten, werden die Dinge aufgrund dieses Zeitvorteils etwas komplizierter. Laut Home Depot kostet ein 4er-Pack 60--Watt-LED-Ersatzlampen etwa 9,48 $, während ein gleichwertiges 4er-Pack Glühlampen 3,97 $ kostet.

Die Wahrheit ist, dass LEDs Ihnen auf lange Sicht immer noch Geld sparen werden, selbst bei 9,48 $ für eine Packung mit vier Glühbirnen, da Sie nur etwa alle zehn Jahre eine oder zwei benötigen und weniger für die Beleuchtung zu Hause ausgeben, was bis sein kann bis zu sieben Mal energieeffizienter als Glühlampen und reduziert den Energieverbrauch um mehr als 80 Prozent.

Fragen zu LED-Glühbirnen

LEDs werden bald die heimische Beleuchtung dominieren. LED-Leuchten von Philips sind in einer Vielzahl von Modellen mit Farbwechsel und Wi-Fi-Verbindung erhältlich. Darüber hinaus verfügt General Electric über eine Reihe von LED-Plus-Leuchten mit Lautsprechern, Timern, Farbwechselfunktionen und anderen Funktionen. Prognosen zufolge werden bis 2030 LED-Verkäufe 75 Prozent des gesamten Beleuchtungsmarktes ausmachen.

Wenn man bedenkt, was Wissenschaftler über LEDs sagen, scheint es wirklich gut zu laufen. Durchbrüche finden in alarmierender Geschwindigkeit statt. Dennoch gibt es ein Problem.

Studien zum blauen Licht, das LEDs erzeugen, werden immer häufiger. Laut Forschern könnten unsere Augen und unsere Gesundheit geschädigt werden. Laut einer französischen Gesundheitsorganisation kann es unsere biologische Uhr verändern und zusätzlich zu Netzhautschäden am Auge Schlafstörungen verursachen. Die Organisation riet, die Verwendung von LED-Geräten mit dem höchsten Blaulichtanteil einzuschränken, insbesondere für Kinder. Computer, Mobiltelefone und andere Displays fallen in diese Kategorie, zusammen mit möglicherweise bestimmten Spielzeugen und Akzentlichtern.

Die Ergebnisse der Agentur aus dem Jahr 2010 zur Augentoxizität von blauem Licht, die zu Sehstörungen führen können, wurden in der Studie von 2019 validiert. Die französische Agentur für Lebensmittel-, Umwelt- und Arbeitsschutz (ANSES) erklärte in ihrem Bericht, dass diese Substanzen „kurzfristige phototoxische Wirkungen im Zusammenhang mit akuter Exposition und langfristige Wirkungen im Zusammenhang mit chronischer Exposition aufweisen, die das Risiko einer Altersentwicklung erhöhen -assoziierte Makuladegeneration (ARMD)".

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