Eine Leuchtdiode (abgekürzt LED auf Französisch oder LED , aus dem Englischen : Leuchtdiode ) ist ein optoelektronisches Gerät , das Licht emittieren kann, wenn es von einem elektrischen Strom durchflossen wird . Eine licht- emittierende Diode ermöglicht elektrischer Strom nur in eine Richtung und erzeugt nicht kohärente monochromatische oder polychromatische Strahlung durch Umwandlung von elektrischer Energie , wenn ein Strom fließt durch sie.
Es hat mehrere Derivate, hauptsächlich OLED , AMOLED und FOLED (für flexible Oled). LED-Lampen ersetzen aufgrund ihrer Lichtleistung andere Lampentypen. Sie werden auch beim Bau von Flachbildschirmen verwendet : zur Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen oder als Hauptbeleuchtungsquelle in OLED-Fernsehern.
Die ersten LEDs auf dem Markt erzeugten infrarotes , rotes, grünes und dann gelbes Licht. Die Einführung der blauen LED, verbunden mit dem technischen und montagetechnischen Fortschritt, ermöglichte es, „das Spektrum der Emissionswellenlängen vom Ultraviolett (350 nm ) bis zum Infraroten (2000 nm ) abzudecken , was viele Bedürfnisse erfüllt. " . Viele Geräte sind mit Composite-LEDs (drei LEDs in einem Bauteil kombiniert: Rot, Grün und Blau) ausgestattet, die die Darstellung einer Vielzahl von Farben ermöglichen.
Die erste Lichtemission eines Halbleiters stammt aus dem Jahr 1907 und wurde von Henry Round entdeckt . 1927 meldete Oleg Lossev das erste Patent für eine viel spätere Leuchtdiode an.
1955 entdeckte Rubin Braunstein die Infrarot-Emission von Galliumarsenid , einem Halbleiter, der 1962 von Nick Holonyak Jr. und S. Bevacqua zur Herstellung der ersten roten LED verwendet wurde. Einige Jahre lang beschränkten sich die Forscher auf wenige a Farben wie Rot (1962), Gelb, Grün und später Blau (1972).
In den 1990er Jahren ermöglichten Forschungen von Shuji Nakamura und Takashi Mukai von Nichia unter anderem in der InGaN- Halbleitertechnologie die Herstellung von blauen LEDs mit hoher Leuchtkraft, die dann durch Hinzufügen eines Phosphors in weiße LEDs adaptiert wurden . Dieser Fortschritt ermöglicht wichtige neue Anwendungen wie die Beleuchtung und Hintergrundbeleuchtung von Fernsehbildschirmen und Flüssigkristallanzeigen . das7. Oktober 2014, Shuji Nakamura, Isamu Akasaki und Hiroshi Amano erhalten den Nobelpreis für Physik für ihre Arbeiten zu blauen LEDs.
Die Entwicklung der LED-Technologie folgt einem ähnlichen Gesetz wie dem Mooreschen Gesetz , genannt Act Haitz (in) , genannt Roland Haitz von Agilent Technologies , das vorsieht, dass sich die LED-Leistung alle drei Jahre verdoppelt, die Preise alle zehn Jahre durch zehn geteilt.
Das Interesse der LED - Lampen in Bezug auf Stromverbrauch, Lebensdauer und elektrischer Sicherheit schnell für das Automobil (im Fahrgastraum und für Scheinwerfer und Anzeigen, in denen LEDs sind effizienter als bestätigt wurde , Xenon oder Halogenquellen ), städtische Beleuchtung, Infrastruktur Beleuchtung, Marine- und Luftfahrtanwendungen. Dieses Interesse hat Anfang der 2000er Jahre den Markt beflügelt, der 2010 die Schwelle von zehn Milliarden US-Dollar (USD) überschritten hat, unterstützt durch ein jährliches Gesamtwachstum von 13,6 % von 2001 bis 2012 und wird voraussichtlich 14,8 Milliarden US-Dollar erreichen bis Ende 2015. In diesem Markt ist der Anteil der Beleuchtung von 2008 bis 2014 stetig gestiegen und sollte sich 2018 stabilisieren, während der Anteil der Hintergrundbeleuchtung ab 2014 aufgrund veränderter Techniken sinken sollte.
Der für das Automobil vorgesehene Anteil scheint in den Jahren 2010-2015 stabil zu sein (rund 10 % des Weltmarktes) und könnte es bis 2020 bleiben. LEDs wurden zuerst in Luxusfahrzeuge (Audi, Mercedes) und dann in die Mittelklasse (Seat Léon, Volkswagen Polo im Jahr 2014).
Die wichtigsten Hersteller in diesem Markt sind 2016 Nichia und Toyoda Gosei in Japan, insbesondere für „High“-Power-GaN-LEDs (über 1 Watt), Philips Lumileds Lighting Company und OSRAM Opto Semiconductors GmbH in Europa, Cree und General Electric in den USA. Samsung Electronics und Seoul Semiconductor (into) produzieren LED für Automobile.
Die Rekombination eines Elektrons und ein Elektronenloch in einem Halbleiter führt zur Emission eines Photons . Tatsächlich kann der Übergang eines Elektrons zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband unter Einhaltung des Wellenvektors erfolgen . Es ist dann strahlend (emissiv), also von der Emission eines Photons begleitet. Bei einem emittierenden Übergang ist die Energie des erzeugten Photons durch die Differenz der Energieniveaus vor (E i ) und nach (E f ) dem Übergang gegeben:
(eV)Eine Licht emittierende Diode ist ein pn - Übergang , der vorwärts vorgespannt werden müssen , wenn wir Licht emittieren wollen. Das den Klemmen auferlegte Potenzial muss größer sein als das des PN-Übergangs. Die meisten Rekombinationen sind strahlend. Die emittierende Seite der LED ist die P-Zone, da sie am stärksten strahlend ist.
Nahaufnahme einer Leuchtdiode.
Betrieb einer LED.
Die Wellenlänge von der ausgesendeten Strahlung abhängig von der Breite der „ verbotenen Bands “ , und daher von dem verwendeten Material. Alle Werte des Lichtspektrums können mit aktuellen Materialien erreicht werden. Das Infrarot wird durch das mit Silizium (Si) oder Zink (Zn) dotierte Galliumarsenid (GaAs ) erhalten. Hersteller bieten viele Arten von Dioden mit unterschiedlichen Eigenschaften an. Galliumarsenid-Dioden sind die wirtschaftlichsten und am weitesten verbreiteten. Die Dioden im Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) liefern eine höhere Ausgangsleistung, benötigen jedoch eine höhere Gleichspannung und eine kürzere Wellenlänge (<950 nm , was der maximalen Detektorempfindlichkeit Silizium entspricht); sie haben gute Linearität bis zu 1,5 A . Schließlich bieten AlGaAs- Dioden mit doppeltem Heteroübergang (DH) die Vorteile der beiden vorherigen Techniken (niedrige Durchlassspannung) mit sehr kurzen Schaltzeiten (Zeit, die erforderlich ist, damit ein Strom von 10 % auf 90 % seines Endwertes ansteigt oder von 90 abfällt % bis 10 %), was sehr hohe Datenraten bei der digitalen Datenübertragung über Lichtwellenleiter ermöglicht . Die Schaltzeiten hängen von der Kapazität des Übergangs in der Diode ab.
Die Lichtausbeute variiert je nach Diodentyp von 20 bis 100 lm/W und erreicht im Labor 200 lm/W . Eine große Unterschiede in den Leistungs existiert in Abhängigkeit von der Farbe (Farbtemperatur für Weiß), die Leistung oder die Marke. Die blauen LEDs überschreiten nicht 30 lm/W , während die grünen eine Lichtausbeute von bis zu 100 lm/W haben .
Die theoretische Grenze einer Quelle, die alle elektrische Energie vollständig in sichtbares Licht umwandelt, liegt bei 683 lm/W , sie müsste jedoch ein monochromatisches Spektrum mit einer Wellenlänge von 555 nm aufweisen . Die theoretische Lichtausbeute einer weißen LED beträgt ca. 250 lm/W . Dieser Wert liegt unter 683 lm/W, da die maximale Empfindlichkeit des Auges bei etwa 555 nm liegt .
Die Lichtausbeute weißer LEDs der neuesten Generation ist höher als die von Glühlampen, aber auch von Kompaktleuchtstofflampen oder sogar von bestimmten Entladungslampenmodellen . Das Spektrum des emittierten Lichts liegt fast vollständig im sichtbaren Bereich ( Wellenlängen liegen zwischen 400 nm und 700 nm ). Im Gegensatz zu Glühlampen und Gasentladungslampen emittieren Leuchtdioden praktisch kein Infrarot , außer den speziell dafür hergestellten.
Die Lichtausbeute hängt vom Design der LED ab. Zum Verlassen der Einrichtung (Halbleiter dann externen epoxy Gehäuse ), müssen die Photonen Kreuz (ohne absorbiert zu werden) , um den Halbleiter, von der Kreuzung zu der Oberfläche, passieren dann durch die Oberfläche des Halbleiter ohne jegliche Reflexion erfährt und insbesondere nicht auf einer totalen internen Reflexion unterzogen werden, was die überwiegende Mehrheit der Fälle darstellt. Im Inneren des Epoxidharz-Außengehäuses (manchmal aus praktischen Gründen und nicht aus optischen Gründen getönt) gelangt das Licht mit nahezu senkrechtem Einfall durch die Grenzflächen in Richtung Luft, wie es die Kuppelform mit einem viel größeren Durchmesser als der Chip erlaubt (3 auf 5 mm statt 300 µm ). Bei der neuesten Generation von Leuchtdioden, speziell für die Beleuchtung, wird dieser Kunststoffkuppel besondere Aufmerksamkeit gewidmet, da die Chips in diesem Fall eher Millimeter groß sind und das Abstrahlmuster von guter Qualität sein muss. Umgekehrt finden wir bei Gadgets LEDs fast ohne Dome.
Bei hohen Intensitäten sinkt die Lichtausbeute von LEDs im Laufe ihrer Lebensdauer. Es wurde 2007-2008 vermutet, 2010-2011 besser verstanden und dann Anfang 2013 bestätigt, dass dieser Rückgang auf einen „ Auger-Effekt “ zurückzuführen ist, der einen Teil der Energie in Form von Wärme abführt. Forschungsprojekte zielen darauf ab, diesen Effekt zu begrenzen oder zu kontrollieren.
Dieses Bauteil kann in verschiedene Kästen gekapselt werden, die den emittierten Lichtstrom präzise kanalisieren sollen: zylindrisch mit abgerundetem Ende mit 3, 5, 8 und 10 mm Durchmesser, zylindrisch mit flachem Ende oder in flacher Form (SMD-LED), rechteckig, auf Winkelstück, in Durchgangstechnik oder zur Aufputzmontage (Surface Mounted Component , SMD).
Power-LEDs haben homogenere Formen: Die Luxeon 1 W gegenüber ist durchaus repräsentativ. Diese Arten von LEDs gibt es auch in „Multi-Core“, „Multi-Chip“ oder „ Multi-Chip “ Versionen , deren emittierender Teil aus mehreren Halbleiterchips besteht.
Die transparente Hülle oder "Abdeckung" besteht im Allgemeinen aus Epoxidharz , manchmal gefärbt oder mit Farbstoff bedeckt.
Die Leuchtstärke von Elektrolumineszenzdioden mit geringer Leistung ist recht gering, aber ausreichend, um auf Tafeln oder Geräten zu signalisieren oder sogar mehrere Einheiten in Ampeln (Ampel, Fußgängerüberweg) zu montieren. Die blauen sind auch stark genug, um nachts am Stadtrand die Straßenränder zu markieren. Das NASDAQ- Gebäude in New York hat eine animierte Lichtfassade komplett aus LED (einige Millionen).
Power- LEDs werden auch in der maritimen Signalisierung wie an permanenten Bojen verwendet. Zwei dieser Dioden sind übereinander angeordnet und reichen für eine hohe Ausleuchtung, die auch nachts von Booten gesehen werden kann.
LEDs von hohen Leistung hat in den frühen Jahren 2000. Im ersten Jahrzehnte der entsteht XXI ten Jahrhundert, die Lichtleistung von 130 Lumen / Watt sind somit erreicht. Zum Vergleich: 60W Wolfram-Glühbirnen erreichen eine Lichtleistung von rund 15 Lumen/Watt und die theoretische maximale Lichtleistung beträgt 683 Lumen pro Watt (abgeleitet aus der Definition von Candela und Lumen ).
LEDs sind ab 2014 ausreichend leistungsstark, um als Hauptbeleuchtung im Automobilbereich zu dienen. Vorrangig für Positions-, Brems-, Blinker- oder Rückfahrlicht eingesetzt, werden sie auf Dauer sicherlich alle Glühlampen ersetzen.
Die Lichtfarbe einer Leuchtdiode kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden:
Hier einige Farben je nach verwendetem Halbleiter:
Farbe | Wellenlänge (nm) | Schwellenspannung (V) | Halbleiter verwendet Semi |
---|---|---|---|
Infrarot | > 760 | V <1,63 | Gallium-Aluminium-Arsenid (AlGaAs) |
rot | 610 <λ <760 | 1,63 <ΔV <2,03 |
Gallium-Aluminium-Arsenid (AlGaAs) Gallium-Phospho-Arsenid (GaAsP) |
Orange | 590 <λ <610 | 2,03 <ΔV <2,10 | Galliumphosphoarsenid (GaAsP) |
Gelb | 570 <λ <590 | 2,10 <ΔV <2,18 | Galliumphosphoarsenid (GaAsP) |
Grün | 500 <λ <570 | 2,18 <ΔV <2,48 |
Galliumnitrid (GaN) Galliumphosphid (GaP) |
Blau | 450 <λ <500 | 2,48 <ΔV <2,76 |
Zinkselenid (ZnSe) Gallium-Indium- Nitrid (InGaN) Siliziumkarbid (SiC) |
Lila | 400 <λ <450 | 2,76 <ΔV <3,1 | |
Ultraviolett | <400 | ΔV> 3.1 |
Diamant (C) Aluminiumnitrid (AlN) Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) |
Weiß | Heiß bis kalt | V = 3,5 |
Bei Weiß spricht man nicht von Wellenlänge, sondern von proximaler Farbtemperatur . Die von Leuchtdioden ist je nach Modell recht unterschiedlich.
Modul | Maße
(mm x mm) |
Leistungsstark
(Watt) |
Lichtstrom
(Lumen) |
Farbindex
(Ra) |
Intensität
(Kandela) |
Winkel
(Grad) |
Kühler
(Ja Nein) |
Effizienz (Minimum)
(lm / W) |
Effizienz (maximal)
(lm / W) |
Farben |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
8520 | 8,5 x 2,0 | 0,5 & 1 | 55-60 | 80 | 110 | 120 | Einfarbig | |||
7020 | 7,0 x 2,0 | 0,5 & 1 | 40-55 | 75-85 | 80 | 110 | Einfarbig | |||
7014 | 7,0 x 1,4 | 0,5 & 1 | 35-50 | 70-80 | 70 | 100 | Einfarbig | |||
5736 | 5,7 x 3,6 Zoll | 0,5 | 40-55 | 80 | 15-18 | 120 | Nein | 80 | 110 | |
5733 | 5,7 x 3,3 Zoll | 0,5 | 35-50 | 80 | 15-18 | 120 | Nein | 70 | 100 | |
5730 | 5,7 x 3,0 Zoll | 0,5 | 30-45 | 75 | 15-18 | 120 | Nein | 60 | 90 | |
5630 | 5,6 x 3,0 Zoll | 0,5 | 30-45 | 70 | 18,4 | 120 | Nein | 60 | 90 | |
5060 | 5,0 x 6,0 | 0,2 | 26 | Nein | 130 | Einfarbig | ||||
5050 | 5,0 x 5,0 | 0,2 | 24 | Nein | 120 | Monochrom oder RGB | ||||
4014 | 4,0 x 1,4 | 0,2 | 22-32 | 75-85 | 110 | 160 | ||||
3535 | 3,5 x 3,5 | 0,5 | 35-42 | 75-80 | 70 | 84 | ||||
3528 | 3,5 x 2,8 Zoll | 0,06-0,08 | 4-8 | 60-70 | 3 | 120 | Nein | 70 | 100 | |
3258 | 3,2 x 5,8 | |||||||||
3030 | 3,0 x 3,0 | 0,9 | 110-120 | 120 | 130 | |||||
3020 | 3,0 x 2,0 | 0,06 | 5,4 | 2.5 | 120 | Nein | 80 | 90 | ||
3014 | 3,0 x 1,4 | 0,1 | 9-12 | 75-85 | 2.1-3.5 | 120 | Jawohl | 90 | 120 | |
2835 | 2,8 x 3,5 Zoll | 0,2 | 14-25 | 75-85 | 8,4-9.1 | 120 | Jawohl | 70 | 125 | |
1206 | 1,2 x 0,6 | 3-6 | 55-60 | |||||||
1104 | 1,1 x 0,4 |
(Quellen: Вікіпедія , Kap. SMD-LED-Modul)
Wie alle Dioden sind Leuchtdioden gepolt, sie haben eine „Durchgangsrichtung“ und eine „Sperrrichtung“. In Sperrrichtung ist die Avalanche-Spannung geringer als bei einer sogenannten Gleichrichterdiode. In Durchlassrichtung gibt es eine Schwellenwirkung und einen Nennstrom, der nicht überschritten werden darf: Der „-“-Pol ist mit der „-“-Kathode und damit der „+“-Pol mit der „+“-Anode verbunden. Dome-Dioden mit geringer Leistung haben normalerweise drei Schlüssel: Die Kathode ist kürzer, die Elektrode im Inneren des Doms ist größer und der äußere Rand des Doms ist flach. Umgekehrt ist die Anode länger, die Elektrode im Inneren der Kuppel kleiner und die Außenkante der Kuppel abgerundet (siehe Abbildung).
Nahaufnahme einer Leuchtdiode.
Anode und Kathode einer LED. Die Vorzeichen geben die Vorspannung (konventioneller Strom) an, wenn die Diode in Durchlassrichtung verwendet wird.
Bei allen Modellen und bei allen Leistungen darf der zulässige Strom nicht überschritten werden (typisch: 10 bis 30 mA für eine Low-Power-LED und in der Größenordnung von 350 bis 1000 mA für eine High-Power-LED. Leistungsstark). Aus diesem Grund wird eine Strombegrenzungsschaltung, oft ein Widerstand in Reihe für kleine Leistungen, eingefügt. Die Herstellerdaten ermöglichen es , den Widerstand in Abhängigkeit von dieser gewünschten Intensität I zu berechnen, der V alim die Versorgungsspannung, von V LED die Vorwärtsspannung der LED und der Anzahl n von LEDs in Serie ( Ohmsches Gesetz : R = ( Valim - n × V LED )/I). Mehrere Dioden können in einem Reihen- oder Reihen-Parallel-Schema zusammengefasst werden: Gleichspannungen addieren sich im Reihenbetrieb; wodurch es möglich ist, den Widerstand in Reihe zu reduzieren und somit die Effizienz des Geräts zu erhöhen. Der maximal zulässige Strom wird mit der Anzahl der parallel geschalteten Dioden multipliziert.
Ein kostengünstiges Verfahren der Energie- und geeignet für die höchsten Kräfte besteht darin , unter Verwendung einer Stromregelschaltung mit denen auf ähnliche Prinzipien konstruiert implementiert in Schaltnetzteile . Dieses Verfahren wird für LED-Beleuchtungslampen verwendet, die Schaltung ist in den Sockeln der Lampen integriert.
Um ihre farbmetrischen Eigenschaften (proximale Farbtemperatur, CRI usw.) zu erhalten, muss der Stromversorgung der LEDs besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.
In Oktober 2016, das Labor für Elektronik und Informationstechnologie (LETI) des CEA und sein Nachbar, das Institute of Nanosciences and Cryogenics (INAC), haben eine Leuchtdiode entwickelt, die viermal billiger ist und dreimal mehr Licht produziert.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, halblichtemittierende Dioden zu klassifizieren:
Klassifizierung nach LeistungDie erste ist eine Klassifikation nach Macht:
Eine andere Möglichkeit, sie zu klassifizieren, besteht darin, die Energieverteilung im Wellenlängenbereich zu betrachten, der das Sichtbare (Wellenlängen in der Größenordnung von 380 bis 780 nm ) oder das Unsichtbare (hauptsächlich Infrarot) abdeckt . Der Grund für die Unterscheidung ist, dass einige Dioden für die Beleuchtung verwendet werden können, was eine der Flaggschiff-Anwendungen der (nahen) Zukunft ist:
Andere Einteilungen sind möglich, zum Beispiel nach dem Single-Chip- oder Multi-Chip-Charakter, der Lebensdauer, dem Energieverbrauch oder auch der Robustheit bei Belastungen unter Randbedingungen (wie bei bestimmten Industrie-, Militär-, Raumfahrtgeräten etc.)
Die Verbesserung der Effizienz von LEDs ermöglicht den Einsatz als Ersatz für Glüh- oder Leuchtstofflampen, sofern diese in ausreichender Anzahl verbaut werden:
Im Jahr 2006 startete die amerikanische Gruppe Graffiti Research Lab eine Bewegung namens Led Throwies, die darin besteht, öffentliche Orte durch das Hinzufügen von Farbe zu magnetischen Oberflächen aufzuhellen. Dazu kombinieren wir eine LED, eine Lithiumbatterie und einen Magneten und starten das Ganze auf eine magnetische Oberfläche.
LEDs werden verwendet, um sehr große Videobildschirme zu erstellen (TV-Lounge-Bereiche in großen Hallen, Stadien usw.).
Die Hintergrundbeleuchtung des Bildschirms durch Leuchtdioden ermöglicht es, Bildschirme herzustellen, die dünner, heller sind, einen größeren Farbumfang aufweisen und wirtschaftlicher sind als der Vorgänger LCD-Hintergrundbeleuchtung mit Leuchtstoffröhre ( CCFL- Technologie ).
2007 profitierten Audi und Lexus von Ausnahmeregelungen der Europäischen Kommission zur Vermarktung von Modellen mit LED-Scheinwerfern. 2009 wurde der Ferrari 458 Italia auch mit LED- Scheinwerfern innoviert . Im Jahr 2020 profitieren die meisten Autos mit hoher Ausstattung von LED-Fernlicht, das mittlerweile deutlich effizienter ist als Halogenglühlampen .
Mehrere Städte ersetzen ihre öffentliche Beleuchtung durch LEDs, um ihre Stromrechnung und die Lichtverschmutzung am Himmel (nach unten gerichtete Beleuchtung) zu reduzieren . Auch bei Ampeln ist der Einsatz von LEDs üblich . Am häufigsten wird das Beispiel Grenoble genannt: Die Stadt hat ihren Return on Investment in nur drei Jahren erreicht. LEDs ermöglichen zwar Energieeinsparungen, aber aufgrund ihrer Robustheit sinken vor allem die Wartungskosten.
Im Jahr 2010 experimentierte die Régie Autonomous des Transports Parisiens (RATP) mit der Beleuchtung von Räumen in der Pariser U-Bahn , insbesondere an der Station Censier-Daubenton , der ersten U-Bahn-Station, die vollständig mit dieser Technologie beleuchtet wurde. Im Jahr 2012 entschied sich RATP angesichts des ausgereiften Produkts, seine gesamte Beleuchtung auf LED-Technologie umzustellen. Mehr als 250.000 Lichter werden modifiziert, wodurch die Pariser U-Bahn das erste große öffentliche Verkehrsnetz ist, das „alles LED“ einführt. Der Austausch der Leuchten wurde 2016 abgeschlossen.
Die kostengünstigste Methode zur Herstellung von LEDs, die darin besteht, eine kurzwellig emittierende Diode (im Blauen) mit einem gelben Phosphor zu kombinieren, um weißes Licht zu erzeugen, wirft die Frage nach dem intensiven Anteil des Blauanteils im emittierten Spektrum auf Licht, eine Komponente, von der bekannt ist, dass sie die zirkadiane Uhr stört .
In diesem Zusammenhang empfiehlt in Frankreich die Nationale Agentur für Lebensmittel-, Umwelt- und Arbeitsschutz (ANSES), der breiten Öffentlichkeit nicht mehr nur LEDs zu vermarkten, die kein Risiko im Zusammenhang mit Licht darstellen die französisch-europäische Norm NF EN 62 471 .
Die Umweltauswirkungen von Leuchtdioden werden diskutiert, da deren beträchtliche Entwicklung die Spannungen auf dem Markt für bestimmte nicht erneuerbare Ressourcen ( seltene Erden oder Edelmetalle ) erhöhen könnte und weil die Umstellung der städtischen Beleuchtung auf LEDs oft zu einer Zunahme zu führen scheint auf dem Markt globale Beleuchtung des Nachthimmels und damit der Lichtverschmutzung , sichtbar aus dem Weltraum.
Andererseits haben LEDs ein hohes Energieeinsparpotenzial , wenn ihr Einsatz darauf ausgerichtet ist, das Risiko eines Rebound-Effekts zu vermeiden .
Es gibt auch Bedenken hinsichtlich der gesundheitlichen Auswirkungen von unsachgemäß verwendeten Lampen. So hat laut einer 2014 in der Fachzeitschrift Ecological Applications veröffentlichten Studie die städtische und industrielle Nachtbeleuchtung bereits die Verteilung verschiedener Arten von Wirbellosen um Lichtquellen verändert und scheint zur Rückbildung oder zum Verschwinden vieler Schmetterlingsarten beizutragen, Straßenbeleuchtung tendiert dazu, Leuchtdioden in großem Umfang zu verwenden. Daher gewinnt die Frage nach dem Einfluss der Lichtspektren der Lampen an Bedeutung. Diese Lichtspektren haben sich in letzter Zeit stark verändert und werden sich mit der Entwicklung von LEDs wieder ändern. Es scheint jedoch, dass das Lichtspektrum von LEDs, die in den Jahren 2000-2014 auf den Markt kamen, Motten und bestimmte andere Insekten aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit stärker anzieht als das gelbe Licht von Natriumdampflampen -blaue und UV-Teile des Spektrums. Beleuchtete Fluginsektenfallen mit LEDs fangen 48% mehr Insekten ein als die gleichen Fallen mit Natriumdampflampen, mit einem Einfluss auch auf die Lufttemperatur (Wirbellose sind Kaltblüter, natürlich aktiver, wenn die Temperatur ansteigt). Während dieser Studie wurden mehr als 20.000 Insekten gefangen und identifiziert: Die am häufigsten gefangenen Arten waren Schmetterlinge und Fliegen.
Diese Lampen sind kalt und verbrennen keine Insekten wie Halogenlampen, aber die Attraktivität von LEDs für viele Wirbellose kann für sie tödlich sein; ihr Flug wird gestört und im Einzugsgebiet geraten sie in eine „ ökologische Falle “, weil sie Raubtieren wie Spinnen und Fledermäusen weitgehend überbelichtet sind , mit möglichen globalen ökologischen Auswirkungen, wenn diese Lampen in großem Umfang eingesetzt werden (Unterbrechung der Nahrungsnetze und möglicher Verstärkung des Befall bestimmter Kulturpflanzen oder Forstwirtschaft durch „Pflanzenschutz Schädlinge“ von diesen Lampen angezogen, wie die unterschiedlichen Bombyx , die eine Quelle für erhebliche Schäden gewesen ist , da es in den Vereinigten Staaten eingeführt wurde , und das ist sehr lichtangezogen (die Autoren weisen auf Häfen hin, in denen LED-Beleuchtung Schädlinge oder invasive gebietsfremde Arten, die versehentlich von Booten eingeschleppt wurden, direkt anlocken könnte ) Diese ungewöhnlich begünstigten Arten können wiederum seltene oder bedrohte einheimische Arten gefährden.
Die 2014 Studie konnte nicht feststellen , dass die Farbtemperatur der LEDs zu manipulieren ihre Wirkung verringert, aber die Autoren glauben , dass Filter oder eine Kombination aus rot, grün mit und blauen LEDs möglicherweise diese Auswirkungen verringern könnte. Fatale Anziehung, auf Kosten des erhöhten Stromes und grau Energieverbrauch oder seltene erden . Sie kommen zu dem Schluss, dass eine gemeinsame Forschung zwischen Ökologen und Lichtingenieuren dringend erforderlich ist, um die potenziell negativen Folgen zukünftiger Entwicklungen in der LED-Technologie zu minimieren. Vorgelagert könnte das Ökodesign von LEDs das Recycling gebrauchter Lampen und nachgelagert die Wiederverwendung von LEDs aus veralteten oder ausgedienten Gegenständen erleichtern. Ebenso sind intelligente Systeme zur bedarfsgerechten Beleuchtungssteuerung möglich: Lampen, die mit Filtern ausgestattet sind, die Blau-Grün- und UV-nahe Emissionen begrenzen, besser verblüffen, d.h. weniger Lichthof und weniger Blendung erzeugen, nur mit der erforderlichen Intensität und nur bei Bedarf über einen intelligenten Beleuchtungsprozess , der die Erfassung von Präsenz- und Umgebungslicht umfasst, möglichst integriert in ein Smart Grid oder ein globaleres ökodomotisches System. 2014 haben vier Städte, darunter Bordeaux , Riga in Lettland , Piaseczno in Polen und Aveiro in Portugal , diese Art von Lösung im Rahmen des europäischen „LITES“-Programms getestet (bei Installation sind diese Systeme 60 % teurer, aber diese zusätzlichen Kosten additional muss schnell durch die Einsparung von Strom und die Verbesserung der Qualität der wiedergewonnen wird Nacht Umgebung ).