Nicht alle LED sind gleich!
Bei der Auswahl der passenden LED, für die Entwicklung und Produktion einer leistungsfähigen und langlebigen Pflanzenleuchte, gibt es viele Punkte und Auswahlkriterien zu beachten. Auch wenn die meisten LED auf den ersten Blick gleich aussehen so liegen große Unterschiede in den Details.
Klassifizierung von LED
Es wird im Allgemeinen zwischen folgenden LED Technologien unterschieden:
High Power LED
- typ. Betriebsstrom 350mA und mehr
- Leistung 1W bis 5W
- 1 Chip mit zu 2mm2
Chip Scale Package LED
- typ. Betriebsstrom 350mA und mehr
- Leistung 1W bis 5W
- 1 Chip mit zu 2mm2
Mid Power LED
- typ. Betriebsstrom 65mA
- Leistung 0,2W bis 1W
- 1 Chip mit zu 0,64mm2
Chip on Board LED (COB)
- typ. Betriebsstrom je nach Größe und interner Verschaltung der COB
- Leistung 5W bis 100W
- mehrere LED Chips mit bis zu 0,64mm2 Fläche je Chip
Chip Array LED (CA)
- typ. Betriebsstrom je nach Größe und interner Verschaltung des CA
- 1W bis 5W
- bis zu 6 Chips mit bis zu 0,64mm2 Fläche je Chip
High Power LED und Chip Scale Package LED
High Power LED
High Power LED zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte aus. Dies bedeutet, dass eine LED mit 3mm x 3mm bei einem Betriebsstrom von 700mA bis zu 6,2µmol/s Licht abgeben kann. Der hauchdünne LED Chip wird typischerweise auf einem Keramikträger angebracht und dann mit einer Primäroptik aus Silikon verkapselt. Bei den aktuell besten High Power LED werden keine Reflektoren und keine Bond Drähte in der LED verbaut. Dadurch sind diese LED äußerst robust gegen äußere Einflüsse wie z.B. Schwefel, Feuchtigkeit und unterschiedliche Temperaturen.
Vorteile High Power LED
- Beste Effizienz bei roten LED
- bis zu 4,4µmol/J
- bis zu 79% Wirkungsgrad
- Extrem robust und langlebig
- LM90 > 100.000h
Nachteile von High Power LED
- Kostenintensiv
- Nur mittlere Effizienz bei weißen LED
Chip Scale Package
Im Grund genommen sind LED der Chip Scale Klasse das selbe wie High Power LED. Jedoch werden deutlich kleinere Packages verwendet. Es wird meist auf eine Primäroptik verzichtet. Beide Maßnahmen dienen der Senkung der Produktionskosten. Durch die Reduzierung der Größe leidet jedoch sowohl die Effizienz als auch die Lebensdauer.
Vorteile Chip Scale LED
- Robust und langlebig
- Kostengünstiger als konventionelle High Power LED
- Platzsparend verbaubar
Nachteile von Chip Scale LED
- Kostenintensiv
- Schlechte Effizienz bei weißen LED
- Wenig Auswahl an farbigen LED
Mid Power LED
Mid Power LED gibt es in unterschiedlichsten Preis- und Leistungsklassen. Gemeinsam ist deren Aufbau aus einem Package aus Kunststoff und die Einbettung des LED-Chips in Silikon.
Aufbau
Eine Midpower LED besteht grundsätzlich aus einem Kunststoffgehäuse. In diesem Gehäuse befindet sich der LED Chip welcher mit einer Mischung aus Silikon und Farbkonversionsstoff vergossen ist. Die elektrische Kontaktierung des Chips wird über Bondwires oder per Flip Chip Technologie realisiert.
Je nach Qualität und (natürlich) je nach Preis, sind Reflektoren in das Gehäuse integriert. Sie sollen das vom LED Chip erzeugte Licht aus dem Package lenken. Die günstigsten Mid Power LED verfügen über keine oder unzureichende Reflektoren und erzielen dadurch nur schlechte Wirkungsgrade.
Bei besseren Midpower LED werden silberbeschichtete oder mit Titanium Oxid beschichtete Reflektoren in das Package integriert. Die Beschichtung des Reflektors hat Einfluss auf die Performance und die Lebensdauer der LED. Silberbeschichtete Reflektoren haben den großen Nachteil, dass sie mit diversen Chemikalien und Feuchtigkeit reagieren. Dies führt zu einer Oxidation des Reflektors und somit zur Reduktion der Performance. Eine Lösung, um diese Oxidation zu verhindern oder zu verlangsamen, ist eine schützende Beschichtung der Reflektoren im Inneren der LED. Der zuverlässigste Weg, die Performance von Mid Power LED langfristig aufrecht zu erhalten, ist der Einsatz von Titanium Oxid als Reflektor-Material. Diese LED weisen mehr als das Doppelte an Lebensdauer (LM90) auf.
LED mit Titanium Oxid Reflektoren sind aktuell nur von Samsung (LM301) oder Seoul Semiconductor (3030-C12C) erhältlich. Der Einsatz dieser LED in Kombination mit guter Abkapselung der eigentlichen LED, sind aus unserer Sicht die einzige Lösung um die Performance des Belichtungssystems langfristig aufrecht zu erhalten.
Wir möchten erwähnen, dass die besten Midpower LED für Horticulture Anwendungen bis zu viermal kostenintensiver sind als günstige LEDs. Die Performance von diesen LED-Leuchten unterscheidet sich zu Begin nur geringfügig. Doch nach wenigen 1.000 Stunden Betriebsdauer sinkt, bei günstigen LEDs, die Performance und reduziert somit merklich die Erträge. SANlight geht hier bewusst den nachhaltig langlebigen Weg mit hochwertigen LEDs mit Titanium Oxid Reflektor.
Chip on Board LED (COB)
Chip on Board LED wurden vor einigen Jahren noch häufig bei DIY Leuchten verwendet. Mit einer einzigen LED können bis zu 100W Leistung erzielt werden. Solche COB LED eignen sich auch heute noch für DIY Projekte bei denen eine lange Lebensdauer und beste Effizienzen zweitrangig sind.
Aufbau und Merkmale
Auf einem Keramik- oder Aluminiumträger wird ein hochreflektierendes Material aufgebracht (Silber). Dann werden mehrere parallel und seriell verschaltete Chips aufgeklebt und anschließend mit einer Mischung aus Silikon und Farbkonversionsstoff vergossen. Solche LED können bis zu 50mm x 50mm groß sein.
Auch wenn COB mit wenig Strom betrieben werden, weisen sie kaum noch die Effizienz moderner Mid Power LED auf. Genauer gesagt entsteht ein Ungleichgewicht im Performance/Preis-Verhältnis. Ähnlich wie bei Midpower LED entsteht eine Alterungsproblematik durch Oxidation des Reflektor-Materials. Zusätzlich werden die Chips auf Grund der hohen Packungsdichte deutlich heißer. Dies hat ebenfalls negativen Einfluss auf die Lebensdauer.
Chip Array LED (CA)
Neben den herkömmlichen LED Technologien gibt es mit der Chip Array LED einen relativ neuen Ansatz auf dem Markt: Eine Kombination aus Mid Power LED und COB LED.
Aufbau und Merkmale
In einem Kunststoffgehäuse mit internem Reflektor werden mehrere Chips angebracht. Auch bei diesen LED, werden die Chips dann mit einer Mischung aus Silikon und Farbkonversionsstoff vergossen. Typische Abmessungen solcher LED sind 5mm x 5mm. Werden diese Led unter Ihrer Nennleistung betrieben so zeichnen Sie sich mit sehr guter Effizienz aus. Leider sind diese LED Typen noch recht kostenintensiv und Ihre Langlebigkeit haben Sie noch nicht bewiesen.
