Der Markt bietet eine nahezu unüberschaubare Anzahl an LED-Streifen. Von günstig bis hochwertig – mit Preisen von wenigen Euro pro Meter bis zu 30€ pro Meter und mehr.

LED-Bänder lassen sich recht leicht bezüglich der Helligkeit, der Watt-Zahl, der LED-Anzahl oder der Farbtemperatur vergleichen, aber wie lassen sich Aussagen zu Qualität und Lebensdauer treffen. 50.000h Lebensdauer behaupten fast alle, ohne das natürlich jemals getestet zu haben oder auch nur ein Ahnung davon zu haben, was zu einer seriösen Lebensdauer-Angaben alles dazu gehört. Diese Angabe bringt uns also nicht weiter. Mehr zum Thema „Lebensdauer bei LED-Streifen“ finden Sie in einem gesonderten Artikel.

Vergleich günstiger und hochwertiger LED-Bänder

Geht es um die Qualität von LED-Bändern sind 2 Bereiche besonders wichtig.

Dies ist zum Einen der Themenbereich Farbselektion / Binning und Farbwiedergabe. Hier geht es darum, wie viel Sorgfalt der Hersteller der LED-Streifen in die Auswahl der LEDs gesteckt hat. Wird billige Qualität verwendet und zu sehr gespart, ist das Ergebnis ein komplett unnatürliches Licht, das einfach „falsch“ wirkt. Wir sprechen hier von der Farbwiedergabe-Qualität.

Fast noch schlimmer ist es, wenn der Hersteller billig riesige, unselektierte Mengen an LEDs einkauft, da Sie dann unterschiedliche Farbstich auf einem LED-Band haben. Grünstichige LEDs mischen sich mit rosa-stichigen usw. und Sie erhalten ein völlig uneinheitliches Lichtbild. Wir sprechen hier von der Binning-Problematik.

Den Bereich Farbwiedergabe / Binning werden wir als erstes betrachten.

Der 2. Themenbereich betrifft die Robustheit und Langlebigkeit des LED-Streifens und hier spielen viele einzelne Qualitätsmerkmale eine Rolle:

  • Größe und Strom-Belastung der LED-Chips
  • Material und Stärke der LED-Verdrahtung (Bonding)
  • Aufbau des LED-Bandes (Double oder single-Layer)
  • Reinheit und Stärke der Kupfer-Leitbahnen
  • Ausführung der Löt-Pads und Löt-Verfahren
  • Toleranzen bei Vorwiderständen und KSQ-Treibern
  • Qualität der rückseitigen Klebestreifen
  • Intensität und Umfang der Ausgangskontrollen

Die Liste ließe sich noch weiter fortsetzen, aber dies sind die wichtigsten Qualitätsmerkmale. Bei all diesen Punkten lassen sich massiv Herstellungskosten sparen, wenn es das Ziel ist, ein möglichst billiges LED-Lichtband anzubieten. Die Probleme tauchen dann im Betrieb oder schon bei der Installation auf.

Wir zeigen daher, auf welche Punkte bei einem hochwertigen LED-Streifen Wert gelegt werden sollten.

Farbwiedergabe CRI

Der Begriff Farbwiedergabe beschreibt, wie natürlich eine Lichtquelle Farben wiedergeben kann. Man kennt dies von Energiesparlampen und später auch den ersten, technisch noch wenig ausgereiften LED-Lampen. Das Licht sieht „falsch“ aus, die Farben unnatürlich – mal fahl, mal völlig übersättigt.

Grund hierfür ist ein ungenügendes, lückenhaftes Lichtspektrum. Ganz besonders deutlich sieht man das Problem bei einfachen RGB-LED-Lampen – also solchen, die nur mit roten, grünen und blauen LEDs arbeiten und keine weißen LEDs besitzen. Ein Beispiel:

Vergleich CRI Farbwiedergabe

Links sehen wir eine hochwertige warmweiße LED mit gut aufgefülltem Lichtspektrum (das „Regenbogen“-Diagramm unten). Dieses ist das Referenz-Bild und es würde sich kaum von dem einer Glühlampe unterscheiden.

Rechts ist mit RGB-LEDs ebenfalls ein Warmweiß gemischt. Über rot, grün und blau lassen sich im Prinzip alle Lichtfarben mischen und das klappt im Ansatz auch gut. Vergleichen Sie die weißen und hellgrauen Testflächen in beiden Bildern. Dort ist kaum ein Unterschied zu erkennen.

Aber was ist mit den anderen Testfarben? Gelb, Orange – auch Türkis und Braun sehen komplett verschoben und unnatürlich aus. Grund hierfür ist das extrem lückenhafte Spektrum der RGB-LEDs, das z.B. kaum orange oder türkise Anteile enthält. Lichtanteile die fehlen, werden automatisch falsch wiedergegeben. Am eindrucksvollsten zeigt dies die Paprika unten links.

Achten Sie daher bei der Auswahl der LED-Streifen auf eine möglichst gute Farbwiedergabe! Angegeben wird diese i.d.R. über den CRI-Wert (Color Rendering Index). Dieser sollte nach Möglichkeit immer >90 sein, wofür aber hochwertigere LEDs eingesetzt werden müssen.

Binning / Farbselektion

Noch wichtiger als das Thema Farbwiedergabe (CRI) ist eine gute Farbselektion der LEDs. Man spricht häufig auch hierzulande vom englischen Begriff „Binning“.

Hintergrund ist, dass LEDs bei der Herstellung gewissen Toleranzen unterliegen. Insbesondere das Aufbringen der Phosphorschicht bei weißen LEDs spielt sich im Nanometer-Bereich ab, aber auch farbige LEDs zeigen große Abweichungen in der Produktion. Die Hersteller begegnen dieser Problematik, indem Sie die LEDs nach der Produktion vermessen und in verschiedene Farb- (und auch Helligkeits-)Kategorien unterteilen. Den sogenannten Bins.

Bei der Auswahl von LED-Streifen kommt es nun darauf an, dass diese ausreichend eng selektierte LEDs verwenden, da Sie ansonsten auf dem LED-Band unterschiedliche Farben wahrnehmen. Oder spätestens von einem Band zum Nächsten, wenn Sie mehr als 1 Rolle erwerben.

Bei sehr günstigen LED-Bändern ist eine ausreichend genaue, sorgfältige Selektion kaum realisierbar. Wie kann aber die Selektion bewertet werden?

LED Binning
Warmweiße LED-Streifen mit zu großer Bin-Toleranz

Eine weit verbreitete Angabe für die Selektionsgenauigkeit ist der SDCM-Wert. SDCM für Standard Deviation of Color Matching. Die engste Selektion ist SDCM<1. Für normale Anwendungen bei Privat und Gewerbe ist dies eventuell etwas übertrieben, aber eine SDCM<3 sollte vorhanden sein, da sonst leicht sichtbare Farbunterschiede zu befürchten sind.

Farb-Abweichungen nach SDCM

Robustheit und Langlebigkeit

Die Langlebigkeit eines LED-Streifen hängt von vielen Faktoren ab und es wichtig, dass bei keiner der Faktoren zu nachlässig bzw. zu billig produziert wird, denn sonst ist genau dort dann die Sollbruchstelle.

Aufbau des LED-Bandes

Auf einem LED-Lichtband sind die einzelnen Komponenten (LED-Chips, Vorwiderstände, ggf. Konstantstromtreiber und Lötpads) über Leiterbahnen aus Kupfer miteinander verbunden. Häufig laufen über diese Leiterbahnen recht hohe Stromstärken, den so zieht bereits ein 5m LED-Band mit 10W/m (entspr. einer eher mittleren Helligkeit) über 2 Ampere bei 24 Volt Betrieb. Bei 12V sogar über 4 Ampere. Leistungsstarke LED-Bänder können in den Bereich 5 – 10 Ampere kommen.

Die Kupferleitbahnen müssen daher von entsprechend hoher Qualität und Dicke sein. Hochwertige LED-Bänder verwenden Schichtdicken von 2oz (entspricht ca. 70 Mikrometer) und arbeiten mit 2 Schichten Kupfer – sogenanntes Double-Layer Prinzip – oberhalb und unterhalb des Trägers. Sehr leistungsstarke Bänder können gar bis 3 oder 4oz Schichtdicke aufweisen.

Double-Layer Konzept mit doppelter Kupferschicht im LED-Band

Wichtig ist zudem die Reinheit des Kupfers. Diese sollte 99,99% betragen, da sonst die Leitfähigkeit leidet.

All diese Faktoren (Schichtdicke, Double-Layer statt Single-Layer-Aufbau und die Reinheit des Kupfers) tragen zu einem verringerten Spannungsabfall bei. Als Beispiel: Ein billiges 24V, 10 Watt/m LED-Band kann 2 – 2,5 Volt Spannungsabfall auf 5 Metern Länge haben. Dies führt erstens zu einem Helligkeitsabfall auf dem Band und zudem zu einer zu hohen Strom- und Temperaturbelastung. Beides reduziert die Lebensdauer. Ein hochwertiger LED-Streifen hingegen wird einen Spannungsabfall von max. 1,5 Volt aufweisen.

Aufbau der LED-Chips

Auch bei der Auswahl und dem Aufbau der LEDs an sich lassen sich massiv Kosten sparen, was die Qualität und Langlebigkeit des LED-Streifens mindert.

Innerhalb jeder LED sitzt ein winziger Chip, der das Licht erzeugt. Dies ist die eigentlich Light Emitting Diode (LED) – alles außen herum ist nur Gehäuse. Billige LED-Streifen setzen möglichst kleine Chips ein, die günstiger sind und dennoch sehr hell leuchten können. Allerdings auf Kosten der Lebensdauer, da diese kleinen Chips weniger Möglichkeiten haben, Ihre Verlustleistung (= Verlustwärme) abzuführen. Dadurch wird auf die Dauer die Struktur des LED-Chips beschädigt und die Helligkeit sinkt.

Als Beispiel setzen hochwertige Hersteller bei dem sehr beliebten LED-Typ 3528 (das ist die Größe des Gehäuses in 3,5 * 2,8mm) Chips mit einer Größe von 9x26mil ein (40mil = 1mm). Sehr günstige Anbieter nutzen im selben 3528 Gehäuse nur einfache Chips mit 7x16mil. Diese sind nicht mal halb so groß und altern daher deutlich schneller.

Das nachfolgende Foto zeigt eine RGBW-LED (quadratisches 5050 Gehäuse) mit 3 winzigen LED-Chips in der Mitte. Der halbrunde Bereich links beinhaltet die weiße LED hinter einer Phosporschicht. Daher sieht man nur die 3 Chips für rot, grün und blau (rot leuchtet leicht im Bild) direkt:

RGBW LED im 5050 Gehäuse (winzige LED-Chips mit Bonddrähten in der Mitte)

Eine weitere Möglichkeit, Kosten zu sparen, ist der Einsatz minderwertiger, zu dünner Bond-Drähte. Dies sind die kleinen Drahtbrücken, die den Strom zum LED-Chip leiten. Bei hochwertigen LEDs sind die Bond-Drähte aus Gold für einen optimalen Kontakt, was aber natürlich ein Kostenfaktor ist. Billige Produkte setzen Kupfer oder Aluminium ein und nutzen zudem kleinere Querschnitte von z.B. nut 0.7mil (hochwertige arbeiten eher mit 0.9mil).

Minderwertiges Material und zu geringe Querschnitte können den Strom schlechter übertragen und reißen zudem schneller bei mechanischer (Biegen des LED-Bandes) oder thermischer Einwirkung.

Lötverbindungen

Ein weiterer wichtiger Faktor bezüglich Langlebigkeit ist die Qualität der Lötkontakte. Hier gibt es recht große Unterschiede bei der Güte der einzelnen Bauteile – insbesondere wie die Verbindungen und Anschlüsse gearbeitet sind. Sind die Kontakte glatt, gleichmäßig und hochwertig, wird die Lötverbindung lang halten und auch mechanischen sowie thermischen Einflüssen Stand halten.

Sind die Kontaktflächen aber eher rau und brüchig, entsteht hier schnell eine Sollbruchstelle.

Links: hochwertige Kontaktflächen an einer LED | rechts: minderwertige Qualität

Dies gilt für alle Kontaktflächen, also bei den LEDs, bei den Vorwiderständen und ggf. auch bei den Konstantstromtreibern. Besonders die Vorwiderstände sind gefährdet, da diese sehr klein sind und dementsprechend auch nur sehr kleine Kontaktflächen haben. Reißt der Kontakt bei einem Vorwiderstand ab, ist der Stromfluss sofort unterbrochen und die LEDs bleiben dunkel.

Selbstredend müssen alle in der EU angeboteten LED-Streifen mit bleifreien Lötverbindungen ausgeführt sein (ROHS Richtlinie), was einige Billiganbieter dennoch nicht davon abhält, weiter mit bleihaltigem Lot zu arbeiten. Bleifreies Lot stellt einige höhere Anforderungen an den Lötvorgang, was für einen Qualitäts-Anbieter aber kein Problem darstellt.

Zusammenfassung

Achten Sie also beim Kauf eines LED-Streifen auf folgende Eigenschaften:

  • Farbwiedergabe CRI>90 (sofern es keine reine Effektbeleuchtung ist)
  • Selektion / Binning min nach SDCM<3
  • LED-Band mit Double-Layer Aufbau (Dicke der Kupferbahnen min. 2oz, Reinheit 99,99%)
  • Einsatz großer LED-Chips (Bsp. 9 x 26mil)
  • Bonddrähte aus Gold (min. 0.9mil)

Zur Farbwiedergabe werden Sie bei besseren Anbietern im Online-Shop oder im Datenblatt entsprechende Angaben finden. Sehr gut Anbieter liefern zudem eine Spektralmessung mit, bei der Sie das Lichtspektrum, dass der LED-Streifen erzeugt, genau sehen können. Wird keine Angabe zum CRI gemacht, ist höchste Vorsicht geboten! Wahrscheinlich handelt es sich um minderwertige Billigware.

Die anderen Angaben, speziell zum Aufbau des LED-Bandes oder der LED-Chips werden Sie kaum online finden. Gute Händler werden Ihnen hier aber gern auf Nachfrage Auskunft geben. Kann der Händler keine Aussage machen oder liefert er nur Platitüden ala „höchste Qualität, 50.000h Lebensdauer, bla bla …“ ist wieder Vorsicht geboten. Entweder kennt er seine eigenen Produkte nicht oder er verkauft keine Qualität.

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