LM-80 vs. LM-79 vs. ISTMT vs. TM-21 vs. LM-82 in LED-Prüfberichten

In der LED-Beleuchtungsindustrie werden Prüfberichte wie LM-80, LM-79, ISTMT, TM-21 und LM-82 häufig in Produktspezifikationen, Zertifizierungsanträgen und Kundenanfragen erwähnt. Da sich die Bezeichnungen ähneln, verwechseln viele Käufer – und sogar einige neue Hersteller – diese Berichte oder gehen fälschlicherweise davon aus, dass sie denselben Sachverhalt messen. Tatsächlich beantwortet jedoch jeder dieser Berichte eine spezifische, unterschiedliche Frage zur Leistungsfähigkeit von LEDs.

Eine einfache Eselsbrücke zum Verständnis lautet wie folgt: LM-79 gibt Auskunft darüber, wie die komplette Lampe oder Leuchte als Einheit abschneidet; LM-80 zeigt, wie die LED-Lichtquelle ihren Lichtstrom (Lumen-Output) im Laufe der Zeit beibehält; ISTMT ermittelt die Temperatur der LED direkt im Inneren der eigentlichen Leuchte; TM-21 nutzt die Daten aus LM-80, um die voraussichtliche Lebensdauer der Lichtstromerhaltung zu prognostizieren; und LM-82 veranschaulicht, wie sich die Leistung verändert, wenn die Temperatur ansteigt. Sobald diese jeweiligen Funktionen und Zuständigkeiten geklärt sind, fällt es deutlich leichter zu erkennen, welcher Bericht für welches Projekt oder welche Zertifizierung erforderlich ist.

Was ist LM-79?

LM-79 ist das von der IES (Illuminating Engineering Society) anerkannte Verfahren zur Messung der elektrischen und photometrischen Leistungsdaten kompletter Festkörperbeleuchtungsprodukte (Solid-State Lighting). Mit anderen Worten: Das Verfahren wird auf das gesamte Produkt angewendet – beispielsweise auf eine komplette LED-Leuchte oder eine integrierte LED-Lampe –, und nicht lediglich auf den einzelnen LED-Chip oder das Modul. Auch das von Ihnen bereitgestellte PDF-Dokument unterstreicht diesen Punkt sehr deutlich: LM-79 gilt für LED-basierte Produkte einschließlich ihrer Steuerelektronik und Kühlkörper; zudem schreibt das Verfahren die Prüfung der kompletten Leuchte als Einheit vor, anstatt lediglich einzelne Komponenten separat zu testen.

Ein LM-79-Bericht enthält in der Regel die wichtigsten Leistungsdaten, die für Käufer auf Produktebene von Relevanz sind. Dazu zählen üblicherweise der gesamte Lichtstrom, die elektrische Leistungsaufnahme, die Lichtausbeute (Effizienz), die Lichtverteilung sowie farbtechnische Eigenschaften wie die korrelierte Farbtemperatur (CCT), der Farbwiedergabeindex (CRI) und die Farbkoordinaten (Chromatizität). Aus geschäftlicher Sicht ist LM-79 somit jener Bericht, der Kunden dabei unterstützt, ein fertiges LED-Produkt objektiv mit einem anderen zu vergleichen.

Allerdings weist LM-79 eine klare Einschränkung auf: Der Bericht dokumentiert zwar, wie ein Produkt zu einem ganz bestimmten Messzeitpunkt – üblicherweise unter kontrollierten Laborbedingungen – abschneidet; er gibt jedoch keine Auskunft darüber, über welchen Zeitraum hinweg das Produkt seinen ursprünglichen Lichtstrom beibehalten wird. Es handelt sich bei LM-79 folglich nicht um einen Lebensdauerbericht, und das Verfahren erfasst auch nicht die Temperatur der LED im Inneren der Leuchte während eines langfristigen Dauerbetriebs. Aus diesem Grund reicht ein reiner LM-79-Bericht allein nicht aus, wenn ein Kunde konkrete Fragen zur voraussichtlichen Lebensdauer der Lichtstromerhaltung hat.

Was ist LM-80?

LM-80 unterscheidet sich grundlegend von LM-79. Es bezieht sich nicht auf die gesamte Leuchte als Einheit. Stattdessen handelt es sich um die IES-Methode zur Messung der Lumenstabilität (Lumen Maintenance) von LED-Lichtquellen – einschließlich LED-Packages, -Arrays und -Modulen. Das entsprechende PDF-Dokument hält dies ausdrücklich fest und merkt zudem an, dass LM-80 keine vollständigen Leuchten abdeckt und für sich genommen keine Methode zur Abschätzung der Lebensdauer bereitstellt.

Dies ist von großer Bedeutung, da LEDs in der Regel nicht auf dieselbe Weise ausfallen wie herkömmliche Leuchtmittel. Oft arbeiten sie weiter, doch ihre Lichtleistung nimmt allmählich ab. LM-80 wurde entwickelt, um genau diese Leistungsabnahme im Zeitverlauf zu erfassen. Der Test wird üblicherweise bei mehreren Gehäusetemperaturen durchgeführt – typischerweise bei 55 °C, 85 °C sowie einer zusätzlichen, vom Hersteller gewählten Temperatur. Der Testzeitraum beträgt dabei mindestens 6.000 Stunden, wobei 10.000 Stunden als bevorzugter Richtwert gelten. Die Messungen erfolgen in der Regel in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 1.000 Stunden. Das besagte PDF-Dokument hebt diese Bedingungen und Intervalle als wesentliche Bestandteile der LM-80-Methode hervor.

Ein LM-80-Bericht ist somit ein Bericht auf Komponentenebene und kein Bericht auf Systemebene. Er liefert wertvolle Daten darüber, wie sich die LED-Lichtquelle unter kontrollierten thermischen und elektrischen Bedingungen verhält – einschließlich der Lumenstabilität und der Farbortverschiebung im Zeitverlauf. Dennoch gibt er für sich allein genommen noch keine Auskunft über die tatsächliche Lebensdauer des fertigen Leuchtmittels oder der kompletten Leuchte.

Was ist ISTMT?

ISTMT steht für „In-Situ Temperature Measurement Test“ (Temperaturmessung unter Einbaubedingungen). Dieser Testbericht erfasst die tatsächliche Betriebstemperatur der LED im Inneren der fertigen Leuchte oder des fertigen Leuchtmittels. Einfacher ausgedrückt: Er zeigt an, wie heiß die LED tatsächlich wird, wenn das Produkt in seiner endgültigen Konstruktion und Umgebung betrieben wird.

Dieser Bericht ist von großer Wichtigkeit, da die Leistungsfähigkeit und die Lumenstabilität von LEDs maßgeblich durch die Temperatur beeinflusst werden. Selbst wenn ein LED-Package über einen hervorragenden LM-80-Bericht verfügt, liefert das Endprodukt unter Umständen nicht dieselbe Langzeitleistung, sofern das thermische Design der Leuchte mangelhaft ist. Genau aus diesem Grund fungiert ISTMT als Brücke zwischen der Prüfung auf Komponentenebene und der tatsächlichen Leistungsfähigkeit der fertigen Leuchte.

Im Rahmen des ISTMT wird die Temperatur an jenem Messpunkt der LED erfasst, der vom jeweiligen LED-Hersteller als Referenzpunkt festgelegt wurde. Das ermittelte Ergebnis wird anschließend mit den Temperaturen verglichen, die dem zugrundeliegenden LM-80-Bericht zugrunde lagen. Fällt die Betriebstemperatur (In-situ-Temperatur) der Leuchte in den im Rahmen von LM-80 geprüften Temperaturbereich, können die entsprechenden Daten für die weitere Prognose des Lumen-Erhaltes herangezogen werden. Bei ISTMT geht es folglich nicht primär um Helligkeit oder Effizienz; sein wesentlicher Nutzen besteht vielmehr darin, die tatsächlichen thermischen Bedingungen zu ermitteln, die für eine zuverlässige Lebensdauerprognose erforderlich sind.

Was ist TM-21?

TM-21 wird häufig missverstanden; daher muss dieser Punkt absolut eindeutig dargestellt werden. TM-21 ist kein physikalisches Prüfverfahren. Es handelt sich vielmehr um eine Berechnungsmethode, die dazu dient, die langfristige Lumenstabilität von LED-Lichtquellen auf der Grundlage von LM-80-Daten zu prognostizieren. Das entsprechende PDF-Dokument betont diesen Sachverhalt an mehreren Stellen: TM-21 ermittelt nicht die herkömmliche „Ausfallzeit“ eines LED-Beleuchtungssystems, sondern prognostiziert die Lumenstabilität eines einzelnen LED-Packages, eines Arrays oder eines Moduls.

Vereinfacht ausgedrückt greift TM-21 auf die gemessenen Daten zum Lumenrückgang aus dem LM-80-Test zurück und nutzt ein mathematisches Modell, um die zukünftige Lumenstabilität abzuschätzen. Dasselbe PDF-Dokument erläutert zudem mehrere zentrale Regeln, die diesem Verfahren zugrunde liegen. Wenn die LM-80-Daten beispielsweise einen Zeitraum von 6.000 bis 10.000 Stunden abdecken, verwendet TM-21 die letzten 5.000 Stunden für die Kurvenanpassung. Liegen die LM-80-Daten für einen Zeitraum von mehr als 10.000 Stunden vor, wird die zweite Hälfte der erfassten Daten herangezogen. Zudem wird die Dauer der Prognose begrenzt: Bei einer Stichprobengröße von 20 Exemplaren ist die ausgewiesene Prognose in der Regel auf das Sechsfache der tatsächlichen Testdauer beschränkt.

Aus diesem Grund werden TM-21-Ergebnisse üblicherweise in Formaten wie L70(6k) oder L70(10k) angegeben. Die Bezeichnung L70 steht beispielsweise für den Zeitpunkt, zu dem die Lichtleistung – laut Prognose – noch 70 % ihres ursprünglichen Werts beträgt. Die Zahl in Klammern gibt dabei die Dauer des zugrundeliegenden LM-80-Tests an, auf dem diese Prognose basiert. Auch hier gilt: Dies ist nicht gleichbedeutend mit dem Nachweis, dass die gesamte Leuchte physisch tatsächlich über diesen gesamten Zeitraum hinweg funktionstüchtig bleiben wird. Es handelt sich um eine Prognose der Lumenstabilität – und nicht um eine umfassende Garantie für die physische Haltbarkeit des Gesamtprodukts.

Wie hängen ISTMT und TM-21 zusammen?

Dies ist eine der wichtigsten Zusammenhänge im Bereich der LED-Prüftechnik. LM-80 liefert Informationen über das Verhalten der LED-Lichtquelle hinsichtlich ihrer Lumenstabilität bei bestimmten Temperaturen. ISTMT hingegen gibt Aufschluss über die tatsächliche Temperatur der LED im Inneren des fertigen Produkts. TM-21 nutzt schließlich die LM-80-Daten, die für die entsprechende Temperatur ermittelt wurden, um die Lebensdauer der Lumenstabilität zu prognostizieren. Das PDF erläutert, dass die In-situ-Temperatur (die tatsächliche Betriebstemperatur) innerhalb des im Rahmen von LM-80 geprüften Temperaturbereichs liegen muss; eine Interpolation zwischen den geprüften Temperaturen kann unter Verwendung des Arrhenius-Ansatzes erfolgen. Zudem wird darauf hingewiesen, dass eine Extrapolation über den LM-80-Temperaturbereich hinaus weder empfohlen noch unterstützt wird. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Hersteller nicht einfach irgendeinen validen LM-80-Bericht heranziehen und daraus eine Lebensdauer für eine beliebige Leuchte ableiten kann. Die tatsächlichen thermischen Bedingungen des fertigen Produkts müssen nach wie vor verifiziert werden.

Wenn also jemand fragt, wie die Lebensdauer einer LED-Leuchte abgeschätzt werden kann, lautet die übliche logische Schlussfolgerung nicht schlicht „nur LM-79“. Der umfassendere Weg führt oft über die Kombination aus LM-80 + ISTMT + TM-21.

Was ist LM-82?

LM-82 dient der Bewertung der elektrischen und photometrischen Leistung von LED-Light-Engines und integrierten LED-Lampen bei erhöhten Temperaturen. Im Vergleich zu LM-79 – das üblicherweise unter standardisierten Umgebungsbedingungen bei etwa 25 °C durchgeführt wird – konzentriert sich LM-82 stärker darauf, wie sich die Leistung bei steigenden Temperaturen verändert.

Dies macht LM-82 besonders nützlich, wenn ein Produkt voraussichtlich in heißeren Betriebsumgebungen eingesetzt wird oder wenn ein Kunde nachvollziehen möchte, wie sich die Temperatur auf Lichtstrom, Leistungsaufnahme und Lichtfarbe auswirkt. Bei einer typischen Bewertung nach LM-82 wird das Produkt zunächst unter Normalbedingungen und anschließend unter höheren thermischen Bedingungen geprüft, um die Veränderungen des Lichtstroms sowie der damit verbundenen Parameter vergleichen zu können.

Während LM-79 also Auskunft über die standardmäßige photometrische und elektrische Leistung des Produkts gibt, geht LM-82 einen Schritt weiter, indem es die Temperaturempfindlichkeit aufzeigt. Dies ist von großem Wert für die Bewertung des thermischen Designs, die Produktentwicklung sowie für bestimmte Anwendungsbereiche, in denen Hitze die Leistungsfähigkeit maßgeblich beeinflussen kann.

LM-79 vs. LM-80 vs. ISTMT vs. TM-21 vs. LM-82: Der wesentliche Unterschied

Die einfachste Methode, diese verschiedenen Berichte voneinander abzugrenzen, besteht darin zu fragen, welche spezifische Frage jeder einzelne Bericht eigentlich beantworten soll:

LM-79 fragt: Wie ist die Leistung der fertigen LED-Lampe oder Leuchte im aktuellen Zustand?
LM-80 fragt: Wie konstant bleibt der Lichtstrom (Lumen-Output) des LED-Packages, -Arrays oder -Moduls im Laufe der Zeit?
ISTMT fragt: Wie hoch ist die tatsächliche Betriebstemperatur der LED im Inneren des fertigen Produkts? TM-21 fragt: Welche Lebensdauer hinsichtlich der Lichtstromerhaltung lässt sich auf der Grundlage von LM-80-Daten prognostizieren?
LM-82 fragt: Wie verändert sich die Produktleistung bei steigender Temperatur?

Aus diesem Grund sind diese Berichte nicht austauschbar. Ein LM-79-Bericht kann keinen LM-80-Bericht ersetzen. Ein LM-80-Bericht kann keinen LM-79-Bericht ersetzen. TM-21 kann nicht als eigenständiger physikalischer Test existieren, da es auf LM-80-Daten basiert. Und ISTMT ist unverzichtbar, wenn man die Daten der LED-Lichtquelle mit den tatsächlichen thermischen Bedingungen im Inneren einer Leuchte in Beziehung setzen möchte.

Warum sind diese Berichte für Zertifizierung und Marketing von Bedeutung?

In vielen Zertifizierungsprogrammen für Energieeffizienz und Beleuchtung werden diese Berichte gemeinsam und nicht einzeln verwendet. LM-79 ist häufig erforderlich, um die optische und elektrische Leistung des Produkts nachzuweisen. LM-80 belegt die Zuverlässigkeit der LED-Lichtquelle. ISTMT bestätigt, dass die Lichtquelle im Produkt innerhalb eines akzeptablen Temperaturbereichs arbeitet. TM-21 dient der Untermauerung von Angaben zur Lichtstromerhaltung. LM-82 liefert zusätzliche Informationen zur thermischen Leistung bei erhöhten Temperaturen.

Aus Marketingsicht hilft das Verständnis dieser Berichte Herstellern, Kundenfragen professioneller zu beantworten. Fragt ein Käufer beispielsweise nach der Lebensdauer einer Leuchte von 50.000 Stunden, ist die beste Antwort in der Regel nicht einfach „Wir haben LM-79“. Eine glaubwürdigere Antwort erläutert die Lebensdauerangabe anhand von LM-80-Daten, der ISTMT-Temperaturprüfung und der TM-21-Prognose zur Lichtstromerhaltung.

Fazit

LM-79, LM-80, ISTMT, TM-21 und LM-82 spielen jeweils eine unterschiedliche Rolle bei der Bewertung von LED-Produkten. LM-79 konzentriert sich auf das fertige Produkt, LM-80 auf die LED-Lichtquelle, ISTMT auf die tatsächlichen thermischen Bedingungen im Produktinneren, TM-21 auf die Lichtstromerhaltung und LM-82 auf die Leistung bei erhöhten Temperaturen.

Für Hersteller, Einkäufer und Zertifizierungsteams ist es entscheidend, nicht den einen Bericht dem anderen vorzuziehen, sondern deren Zusammenspiel zu verstehen. Sobald dieser Zusammenhang klar ist, werden Produkttests, Zertifizierungsplanung und Kundenkommunikation deutlich einfacher.