Wie funktioniert eine LED-Lampe?

Die Abkürzung LED steht für „lichtemittierende Diode" (light-emitting diode). Dabei handelt es sich um sogenannte Halbleiterelemente, die Licht ausstrahlen, wenn Strom hindurchfließt. Dieser Prozess wird in der Lichttechnik auch „Elektrolumineszenz" genannt. Sie setzen sich im Wesentlichen aus fünf Bestandteilen zusammen: Einem Halbleiterkristall (LED-Chip), der Anode (Pluspol) sowie der Kathode (Minuspol), welche mit einem Golddraht verbunden sind, einem Reflektor und einer Kunststofflinse, die alle Bauteile umschließt und fixiert.

Der LED-Chip im Inneren ist für die Lichterzeugung verantwortlich und besteht aus unterschiedlichen Schichten. Die äußerste Schicht enthält den Leuchtstoff, der zur Produktion von weißem Licht notwendig ist. Darunter enthalten zwei weitere Schichten jeweils einer Überzahl an positiven oder negativ geladenen Elektroden. Schon bei geringer Spannung zwischen der Anode (Pluspol) und der Kathode (Minuspol), kommt es über den Golddraht zum Elektronenfluss zwischen diesen Schichten. Die Folge: Energie in Form von Licht wird freigesetzt. Der LED-Chip strahlt zunächst punktförmiges Licht ab. Die Reflektorwanne in der sich der LED-Chip befindet, verstärkt deshalb seine Wirkung. Zusätzlich sorgt die Kunststofflinse für eine optimale Verteilung des Lichts. Dabei können LEDs nur Licht in einer bestimmten Farbe erzeugen. In welcher Lichtfarbe eine Leuchtdiode erstrahlt, hängt vom verwendeten Halbleiterstoff ab. Dieser sorgt dafür, dass das Licht in unterschiedlichen Wellenlängen ausgestrahlt wird und erzeugt damit unterschiedliche Färbungen wie rot, grün und blau. Lediglich weißes Licht kann nicht direkt erzeugt werden. In der Regel wird dazu eine blaue LED mit einer Phosphorbeschichtung überzogen. Je nach Stärke der Schicht wird warmweißes, neutralweißes oder kaltweißes Licht produziert. Die Lichtfarbe wird mit der Farbtemperatur in Kelvin (K) angegeben. Beim Kauf gilt: Je kleiner die angegebene Kelvinzahl, desto wärmer (gelblicher) ist die Lichtfarbe. Je größer die Kelvinzahl, desto kälter (bläulicher) ist das Licht.

Als Grundlage für den Vergleich dient eine typische Beleuchtungssituation am Esszimmer-Tisch: Eine Pendelleuchte, die mittig über dem Tisch hängt, fokussiert die Speisen, während die Familie im gedimmten Bereich verweilt. Hierfür ist ein Leuchtmittel mit einer Helligkeit von 800 Lumen ausreichend. Um Stromkosten und Verbrauchswert zu ermitteln, wurde der im Dezember 2022 durchschnittliche Strompreis (Grundversorger) von 45,58 Cent pro kWh zugrunde gelegt. Die Anschaffungskosten entsprechen Baumarktpreisen für Modelle mit der bestmöglichen Effizienzklasse. Als Brenndauer wurde von vier Stunden pro Tag ausgegangen, was 1.460 Stunden pro Jahr entspricht.

Der Vergleich zeigt, dass Stromsparen im Haushalt mit LED sehr gut möglich ist: Wer seine Glühlampen durch LED Leuchten ersetzt, verbraucht etwa 87 Prozent weniger Strom für die Beleuchtung der eigenen vier Wände. Bei den derzeit hohen Stromkosten lohnt sich der Wechsel. Schon nach vier Monaten ist die Ersparnis so hoch, dass sie die Anschaffungskosten der LED ausgleicht. Mit dem Tausch von nur einer Glühlampe lässt sich ein Kostenvorteil von 34,16 Euro erzielen.

Führt man sich zudem die deutlich längere Brenndauer einer LED Lampe vor Augen, fällt ihr höherer Preis gar nicht erst ins Gewicht. Schließlich brennt sie rund 15-25 mal länger als eine Glühlampe. Und eine solch große Menge dieser traditionellen Leuchtmittel übersteigt den Preis einer LED.

LED-Lampen sind nicht nur aufgrund ihrer Energieeffizienz besonders umweltfreundlich. Die kleinen Leuchtdioden kommen zusätzlich völlig ohne hochgiftige Substanzen aus und können deshalb als Elektroschrott entsorgt werden. So lassen sich mehr als 90 Prozent ihrer Bestandteile wiederverwerten. Das nationale Rücknahmesystem Lightcycle stellt für die Entsorgung ein bundesweites Sammelstellennetz zur Verfügung. Hier können Altlampen zum fachgerechten Recycling kostenlos abgeben werden.