Normen zu Lebensdauer und Klassifizierung von LEDs – die LM-79, LM-80, TM-21 Tests

LED Leuchten werden von den Anbietern im Internet auf Datenblättern, auf Flyern etc. mit den verschiedensten Angaben gekennzeichnet. Jeder möchte sein Produkt im möglichst besten Licht darstellen. Als Kunde möchten Sie jedoch die verschiedenen Systeme vergleichen. Das setzt voraus, dass die angegebenen Werte auch vergleichbar sind.

Um dies bei LED Leuchten herstellerübergreifend zu ermöglichen, sind Standards hilfreich. Besonders Lichtstrom und Lebensdauer sind Punkte, die den Kunden interessieren und welche auch bei LED im Laufe der Zeit an Leuchtkraft verlieren (Degradation). Allerdings kann dies, je nach äußeren Bedingungen, unterschiedlich sein. Die gleiche LED verzeichnet bei niedrigeren Temperaturen z.B. einen wesentlich geringeren Lichtstromrückgang als bei höheren Temperaturen. Wie hoch ist also die Außentemperatur, wie die Bestromung und über welchen Zeitraum wird gemessen, um die Werte später hochzurechnen? Die “Illumination Engineering Society” (IES) hat Normen entwickelt, die standardisierte Messverfahren festlegen:

Die IES LM-79

Hier werden Standards festgelegt, die unter Normalbedingungen die Messung von Lichtstrom, Lichtverteilung und Lichtfarbe der verschiedenen LED Arten betreffen. Wichtigste gemessene Werte sind Spannung, Strom, Leistung, Leistungsfaktor, Farbtemperatur, Farbwiedergabe, Lichtstrom und Lichtausbeute. Die photometrischen und farbrelevanten Daten der LED werden in einer Ulbrichtkugel gemessen. Da die LED Leuchte ein Komplettsystem darstellt, in dem alle Komponenten vom Kühlkörper über Leuchtendesign bis zur LED zusammenspielen, findet der Test unter Bedingungen statt, bei denen die Leuchte auch später in Betrieb genommen wird. Bei dem LM-79 Test als auch bei allen anderen genormten Testverfahren sind exakte Testumgebungen eine Voraussetzung. Sowohl die Stromversorgung als auch die Raumtemperatur müssen exakt gehalten und reproduzierbar sein. Schon ein Windhauch im Testlabor kann den Test verfälschen. Während des Testes wird das LED Produkt stabilisiert – das heißt 3 Messungen über 30 Minuten dürfen höchstens eine Abweichung von 0,5% aufweisen. Nach der Stabilisierung erfolgt die eigentliche Messung.

IES Normen LM-80 / TM-21

Die LM-80 Norm befasst sich mit dem Lichtstromrückgang rund um LEDs und dessen genormter Angabe (Degradation).

Die LM-80 (Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources) zeigt Verfahren auf, wie Lumen und deren Rückgang gemessen werden und wie diese dann später in Werten ausgegeben werden können. Die TM-21 (Projection Long Term Lumen Maintenance) hingegen zeigt Methoden auf, wie die in der LM-80 gemessenen Werte dann auf einen längeren Zeitraum angewendet werden können.

So wird verlässlich und herstellerübergreifend z.B. der L70 Wert ermittelt. Dieser benennt die Zeit, nach welcher die LED noch 70% des Anfangslichtstromes abgibt. 50.000h L70 z.B. gibt an, dass nach 50.000 Stunden noch mindestens 70% des Lichtstromes vorhanden ist. Und dies verlässlich nach standardisierten Messverfahren. Würden die L-80 und TM-21 Verfahren nicht angewendet, könnte ein Hersteller z.B. den Lichtstromrückgang bei geringeren Außentemperaturen messen. Dies würde die Lebensdauer verlängern und den Lichtstromrückgang geringer ausfallen lassen.

Der LM-80 Test

Im Testverfahren wird zunächst der Lichtstrom der LED in einer Ulbrichtkugel gemessen. Das Leuchtmittel wird dann in einer Klimakammer künstlich gealtert. Die minimale Testzeit beträgt 6000 Stunden. Innerhalb der Testzeit wird stichpunktartig immer wieder (mindestens alle 1000 Stunden) der Lichtstrom der LEDs gemessen. Für die Alterung werden in der Klimakammer drei Temperaturen festgelegt. Diese liegen bei 55°C, 85° C und einer Temperatur, die der Hersteller festlegen darf.

Das TM-21 Verfahren

Stehen die Werte aus dem LM-80 Test fest, werden diese in die TM-21 Berechnung eingetragen. Die verschiedenen Werte ergeben dann eine Kurve, die sich weiterberechnen lässt, bis der gewünschte Lichtstromrückgang erreicht ist. Hier werden mit Hilfe von Referenzen, Erfahrungen und Berechnungen die Lebensdauer der LED ermittelt. Dabei darf die errechnete Lebensdauer maximal das sechsfache des Testzeitraumes des LM-80 Testes darstellen. Bei einer Lebensdauer von 50.000 Stunden muss der LM-80 Test also mindestens 8333 Stunden – also nahezu ein Jahr –  durchgeführt werden.

Weitere Normen zur Klassifizierung von Lampen und Leuchten

IES LM 9

Electrical and Photometric Measurements of Fluorescent Lamps
Elektrische und photometrische Messungen für Leuchtstofflampen

IES LM 40

Method for life testing of fluorescent lamps
Prüfung der Lebensdauer von Leuchtstofflampen

IES LM 41

Approved Method For Photometric Testing Of Indoor Fluorescent Luminaires
Photometrische Prüfung von Leuchtstofflampen für den Innenbereich

IES LM-49

Life Testing of Filament Lamps
Prüfung der Lebensdauer von Glühlampen.

IES LM-65

IES Approved Method for Life Testing of Single-Based Fluorescent Lamps
Prüfung von der Lebensdauer einseitig gesockelter Kompaktleuchtstofflampen

IES LM-66

Electrical and Photometric Measurements of Single-Based Fluorescent Lamps
Elektrische und photometrische Messungen für einseitig gesockelte Kompaktleuchtstofflampen

IES LM-82

In dieser Norm werden Messmethoden und die Angabe der Ergebnisse der verschiedenen LED Arten in Bezug auf photometrische und elektrische Eigenschaften bearbeitet

IEC 62471

Standards for Eye and Skin Safety
Beurteilung der photobiologischen Sicherheit von Lampen und Lampensystemen einschließlich Leuchtkörpern

CIE S 009

Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen