LM-80, TM-21 und L70/L80: Wie ehrlich sind LED-Lebensdauer-Angaben wirklich?

Im Frühjahr 2024 stand Markus Pfandl, ein Elektriker aus dem Münchner Westend, in einer Arztpraxis und schraubte sechzehn LED-Panels aus einer Rasterdecke heraus, die er selbst vor genau vier Jahren montiert hatte. Auf den Kartons hatte „50.000 Stunden Lebensdauer" gestanden. Die Praxis lief acht Stunden am Tag, fünf Tage die Woche, also rund 1.700 Stunden im Jahr. Pfandl hatte sich gemerkt, was er der Inhaberin damals gesagt hatte: dreißig Jahre, dann reden wir wieder. Tatsächlich waren es jetzt nicht ganz vier Jahre und etwa 7.000 Betriebsstunden. Drei Panels flackerten, vier waren dunkel, der Rest leuchtete sichtbar gelblicher als die zwei Reservepanels, die noch im Lager lagen. Pfandl rechnete im Auto auf dem Heimweg. Die Panels hatten ihre versprochene Lebensdauer zu rund 14 Prozent erreicht, also gerade mal ein Siebtel. Wer hatte da gelogen?

Die ehrliche Antwort lautet: niemand hat gelogen, und doch stimmt fast nichts an der Aussage „50.000 Stunden". Die Geschichte, wie aus einem Mess-Standard für sechs Wochen Labor-Glühen ein halbes Jahrhundert Marketing-Versprechen wurde, ist eine der lehrreichsten der LED-Branche. Sie hat einen Namen, eine Norm, eine Rechenformel und eine ungeschriebene Regel: die Sechs-fach-Regel von TM-21. Wer einmal verstanden hat, wie sie funktioniert, schaut nie wieder unbeschwert auf einen Lampen-Karton.

Wie die LED-Industrie ihre eigenen Tests erfunden hat

Wer Glühlampen testen wollte, hatte es früher leicht. Eine Glühbirne brennt bei normaler Last vielleicht 1.000 Stunden, manchmal etwas mehr, dann durchglüht der Wolframfaden, das Glas wird innen schwarz, Schluss. Man konnte sie in Reihen aufhängen, einschalten und warten, bis Licht aus wurde. Bei Halogen waren es 2.000 Stunden, bei Leuchtstoff 10.000, bei Kompaktleuchtstoff vielleicht 6.000. Alles im Rahmen einer Diplomarbeit messbar.

LEDs aber gehen nicht kaputt im klassischen Sinn. Eine gut gekühlte LED leuchtet auch nach 80.000 Betriebsstunden noch, sie wird nur immer dunkler und verschiebt dabei langsam ihre Farbe. Das ist eine vollkommen andere Versagensphysik. Die zerstört man nicht mit einem Bruchpunkt, sondern man muss sie mit einer Funktion beschreiben, die immer langsamer in Richtung Null läuft. Und niemand wartet 80.000 Stunden, um ein Datenblatt zu drucken. 80.000 Stunden sind über neun Jahre Dauerbetrieb. Bis das Testergebnis vorläge, wäre das LED-Modul drei Generationen veraltet.

Die Illuminating Engineering Society of North America, kurz IESNA, veröffentlichte 2008 deshalb ein Dokument mit dem Titel IES LM-80-08: „Approved Method for Measuring Lumen and Color Maintenance of LED Light Sources". Das war das erste verbindliche Mess-Verfahren für LED-Alterung. Die zwei wichtigsten Festlegungen lauten: Man misst mindestens 6.000 Stunden, besser 10.000, und man misst bei drei verschiedenen Gehäusetemperaturen, typischerweise 55 °C, 85 °C und einer dritten, vom Hersteller frei wählbaren Temperatur. Alle 1.000 Stunden wird der Lichtstrom protokolliert, dazu die Farbörter im u'v'-System. Der Standard wurde 2020 zu LM-80-20 fortgeschrieben, das Grundprinzip blieb gleich.[^1]

Was LM-80 ausdrücklich nicht tut: Es errechnet nichts. Es misst und protokolliert. Der zweite Standard kam drei Jahre später nach: IES TM-21-11, „Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources". Ein „Technical Memorandum", kein „Approved Method", was schon ein Hinweis auf die Vorsicht der Verfasser ist. TM-21 sagt: Wenn du LM-80-Daten hast, dann fitte sie an eine exponentielle Zerfallsfunktion der Form Φ(t) = B·e^(−α·t), und projiziere damit nach vorn. Die Lebensdauer L70 ist der Zeitpunkt, an dem der Lichtstrom auf 70 Prozent gefallen ist, also t = ln(B/0,7)/α. Punkt.[^2]

So weit, so unspektakulär. Der Trick steckt im Kleingedruckten.

Die Sechs-fach-Regel und warum sie so oft gebrochen wird

In TM-21 steht ein Satz, der laut Branchenkennern neunmal in verschiedenen Formulierungen wiederholt wird, weil ihn offenbar niemand glauben will: „Lumen flux values shall not be projected beyond 6 times the total test duration." Übersetzt: Egal wie schön das Datenmaterial ist, du darfst maximal sechs Mal so lange in die Zukunft rechnen, wie du wirklich gemessen hast.

Wer 6.000 Stunden gemessen hat, darf bis 36.000 Stunden projizieren. Wer 10.000 Stunden gemessen hat, kommt auf 60.000 Stunden. Mehr ist mathematisch nicht abgedeckt. Die IES schreibt dazu wörtlich: „Any spec-sheet claim longer than 6× the test duration is by definition an extrapolation beyond what TM-21 supports."[^3]

Das Datenblatt eines seriösen LED-Moduls macht deshalb folgende Unterscheidung: Es gibt einen „Reported"-Wert, der auf maximal das Sechsfache der Testdauer gekappt ist und ein „>" davor trägt (also „>36.000 h" statt einer konkreten Zahl). Und es gibt einen „Calculated"-Wert, der die mathematische Extrapolation darstellt und nicht zur Spezifikation gehört. TM-21 verbietet ausdrücklich, den Calculated-Wert auf Verpackungen oder in Datenblättern als Lebensdauer zu drucken.

In der Realität tut das fast jeder. Eine Branchen-Recherche der Buildings-Redaktion fand 2019 Straßenleuchten mit angegebenen 300.000 Stunden L70-Lebensdauer. Das wären, bei zwölf Stunden Betrieb pro Nacht, 68 Jahre. Eine andere Wandleuchte: 560.000 Stunden, also 128 Jahre. Eine Hallenstrahler-Serie eines amerikanischen Herstellers: 681.000 Stunden, fast 78 Jahre Volllast. „From the Port of New York to Guangzhou, nahezu jeder Hersteller missbraucht diese Norm in irgendeiner Form", schrieb der Autor.[^4]

Der Mechanismus ist simpel: Statt die Reported-Zahl zu drucken, druckt man die Calculated-Zahl. Statt bei 6× zu kappen, rechnet man bei 10× oder 50× weiter. Statt 6.000 Stunden mit zwanzig Mustern zu testen, nimmt man fünf Muster und pikt sich die besten heraus. Niemand prüft das. LM-80 und TM-21 sind freiwillige Industrie-Normen, keine staatlich überwachten Verfahren.

Was L70, L80 und L90 wirklich bedeuten und was B50 dazwischen zu suchen hat

Die meisten Konsumenten lesen „50.000 Stunden Lebensdauer" und denken: nach 50.000 Stunden geht das Ding aus. Das stimmt schon im Wortsinn nicht. Die korrekte Aussage lautet: nach 50.000 Stunden hat das Modul noch genau 70 Prozent seines Anfangs-Lichtstroms. Es leuchtet weiter, vielleicht weitere 30.000 Stunden lang. Aber es ist messbar dunkler.

Die L-Werte stehen für „Lumen Maintenance":

Warum ausgerechnet 70 Prozent? Forschungen aus den frühen 2000er Jahren ergaben, dass das menschliche Auge eine schleichende Helligkeitsabnahme erst irgendwo zwischen 30 und 40 Prozent Verlust bemerkt, weil die Iris kontinuierlich nachregelt und das Gehirn die Helligkeit relativ wahrnimmt. Bei 70 Prozent ist man knapp unter der typischen Wahrnehmungsschwelle, also an einer Stelle, wo aufmerksame Nutzer anfangen sich zu beschweren. L80 und L90 verwenden Architekten und Lichtplaner für anspruchsvolle Anwendungen wie Museen, Operationssäle oder hochwertige Verkaufsflächen, weil dort schon zehn Prozent Verlust stören.[^5]

Daneben steht eine zweite, oft übersehene Zahl: B50 oder B10. Während L70 nur sagt, was im Mittel passiert, sagt B-Werte etwas über die Streuung. „L70/B50 = 60.000 h" heißt: Bei 60.000 Stunden haben 50 Prozent der Lampen weniger als 70 Prozent Restlicht. Es ist eine Median-Aussage. Anspruchsvolle Spezifikationen verlangen L70/B10 oder L80/B10, also: bei dieser Stundenzahl haben höchstens 10 Prozent der Lampen unterzogen. Das ist ein viel härterer Wert. Wer „L70 50.000 h" auf einem Karton liest, ohne dass eine B-Zahl dabei steht, hat fast sicher eine B50-Aussage gekauft, also nichts mehr als „die Hälfte schafft es".[^6]

Die unbequeme Wahrheit: Treiber sterben zuerst

Selbst wenn LM-80 und TM-21 sauber durchgeführt werden, haben sie einen blinden Fleck: Sie messen den LED-Halbleiter selbst. Sie messen nicht das fertige Leuchtmittel, schon gar nicht die fertige Leuchte. Eine LED-Lampe besteht aus drei Komponenten, die unabhängig voneinander altern: dem LED-Chip mit Phosphor, dem Treiber-Netzteil mit seinen Elektrolytkondensatoren, und dem Gehäuse mit seinen Lötstellen.

Eine Studie des US-Energieministeriums von 2017 untersuchte 5.400 ausgefallene LED-Leuchten in kommerziellen Anwendungen. Das Ergebnis: In 59 Prozent der Fälle war das Treiber-Netzteil schuld, nicht der LED-Chip.[^7] Die häufigsten Ursachen waren Elektrolytkondensatoren, die ihre Elektrolytflüssigkeit verloren hatten (was bei höheren Temperaturen exponentiell schneller passiert), gefolgt von Lötstellen-Brüchen durch thermische Wechselbelastung. Die LED selbst war meistens noch in Ordnung.

Das ist der Grund, warum die früher üblichen 100.000-Stunden-Versprechen aus den Märkten verschwunden sind. Hackaday zitiert eine Recherche aus dem Frühjahr 2019, bei der die maximale Lebensdauer-Angabe in einem amerikanischen Baumarkt nur noch 25.000 Stunden betrug, viele Markenhersteller wie Cree und GE deklarierten ihre Birnen mit 7.500 oder 15.000 Stunden.[^8] Die Hersteller hatten gemerkt, dass sie ihre eigenen Versprechen nicht einlösen konnten, weil die Treiber-Elektronik die Lebensdauer der LED-Chips überhaupt nicht erreicht. Statt dickere Kondensatoren mit 130 °C Nenntemperatur zu verbauen, setzte man die Datenblatt-Zahl runter. Das ist die kommerziell vernünftige Antwort, aber sie räumt nebenbei ein, dass die ursprünglichen Werte zu hoch waren.

Was die Lampe in der Arztpraxis wirklich erzählt

Zurück zu Markus Pfandl und den sechzehn LED-Panels, die nach 7.000 Stunden anfingen aufzugeben. Die Panels hatten auf der Verpackung „50.000 h L70" gestanden, ohne B-Wert, ohne Hinweis auf Treiber oder Betriebstemperatur. Was hätte da realistischerweise stehen müssen?

Wenn man optimistisch annimmt, dass der LED-Chip selbst nach LM-80 mit 10.000 Stunden Testlauf gemessen war (der gute Fall), dann wäre die TM-21-konforme Reported-Lebensdauer mit der Sechs-fach-Regel auf maximal 60.000 Stunden begrenzt, und das wahrscheinlich als Median-Wert L70/B50. Real, also für 90 Prozent der Lampen, liegt die Zahl deutlich tiefer, vielleicht bei 25.000 bis 35.000 Stunden für den Halbleiter. Der Treiber ist mit hoher Wahrscheinlichkeit für 30.000 bis 50.000 Stunden ausgelegt, abhängig vom Kondensator. In einer Decke ohne Belüftung, mit 35 °C Umgebungstemperatur über der Rasterdecke, halbiert sich die Treiber-Lebensdauer schnell.

Das alles steht aber nicht auf der Verpackung. Auf der Verpackung steht 50.000 h, fett und in groß. Es ist nicht gelogen, aber so weit zugespitzt, dass es funktional eine Lüge ist.

Was das in der Praxis heißt

Drei Konsequenzen lassen sich daraus ziehen, die nichts mit Ingenieurspedanterie zu tun haben.

Erstens, beim LED-Kauf: Wenn auf einem Datenblatt nur eine Lebensdauer-Zahl steht und kein Hinweis auf LM-80, TM-21, B-Wert oder Testtemperatur, dann ist diese Zahl Marketing. Bei Markenherstellern wie Osram, Philips, Trilux oder Waldmann findet sich auf den technischen Datenblättern eine Tabelle mit Angaben wie „L80B10 = 50.000 h bei Ta 25 °C". Das ist eine ehrliche Aussage. Auf einer Eigenmarken-Lampe vom Discounter steht meistens nur die fette Zahl. Das ist der Hinweis, dass nicht ehrlich gerechnet wurde.

Zweitens, beim Garantie-Vergleich: Eine fünfjährige Hersteller-Garantie auf eine Bürobeleuchtung ist die ehrlichste verfügbare Lebensdauer-Angabe, weil der Hersteller dafür wirklich einsteht. Fünf Jahre bei 2.500 Stunden im Jahr sind 12.500 Stunden, also etwa ein Viertel einer typischen 50.000-Stunden-Behauptung. Das ist näher an der Realität als die Verpackungszahl.

Drittens, bei der Planung: Wer eine LED-Beleuchtung für 80.000 Stunden Betriebsdauer auslegt, plant am realen Versagensmuster vorbei. Realistisch sind 25.000 bis 40.000 Stunden für den ersten ernsthaften Verschleißeffekt, dann der Tausch des Treibers oder der ganzen Leuchte, dann die nächste Runde. Wartungsbudget einrechnen ist klüger als auf das fette Versprechen vorne auf dem Karton zu vertrauen.

Markus Pfandl hat in der Arztpraxis am Ende sechzehn neue Panels eingebaut, dieses Mal mit ausgewiesenem L80/B10 = 50.000 h und sieben Jahren Herstellergarantie. Auf dem Karton standen Kennwerte zur Treibertemperatur, zur Lebensdauer der Kondensatoren und ein QR-Code, der zur LM-80-Messung führte. Die Kosten lagen pro Panel etwa 40 Prozent über dem ersten Set. Ob die neuen Panels ihre Versprechen einlösen, wird er 2030 wissen.

Quellen

[^1]: Illuminating Engineering Society. IES LM-80: Approved Method for Measuring Lumen and Color Maintenance of LED Light Sources. Erstausgabe 2008 (LM-80-08), Revision 2020 (LM-80-2020). Mindestens 6.000 Stunden Messdauer, drei Temperaturen, Datenpunkte alle 1.000 Stunden. https://ies.org [^2]: Illuminating Engineering Society. IES TM-21-11: Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources. 2011, Addendum B 2017, Revisionen TM-21-19 und TM-21-21. Exponentielles Decay-Modell Φ(t) = B·e^(−α·t), L70 = ln(B/0,7)/α. https://www.ies.org/wp-content/uploads/2017/03/TM-21-11-Addendum-B.pdf [^3]: Illuminating Engineering Society. PS-10-18: IES Position on LED Product Lifetime Prediction. Position Statement zur korrekten Anwendung von LM-80 und TM-21. https://ies.org/advocacy/ps-10-18/ [^4]: Buildings Magazine (vormals LEDs Magazine). „LED lifetime claims need a reality check". Kritische Analyse der Sechs-fach-Regel-Verstöße in Industrie-Spezifikationen, mit konkreten Beispielen von 300.000 bis 681.000 Stunden L70-Behauptungen. https://www.buildings.com/manufacturing-services-testing/article/14075078/led-lifetime-claims-need-a-reality-check-magazine [^5]: Wikipedia: Lumen maintenance. Definitionen L70, L80, L90 und Wahrnehmungs-Schwellen. https://en.wikipedia.org/wiki/Lumen_maintenance [^6]: Hyperlite Lighting. „LM-80 & TM-21 Reports: Predicting High Bay Lifespan". Erläuterung von B10/B50-Werten als Streuungs-Aussage. https://hi-hyperlite.com/blogs/comprehensive-guides/lm80-tm21-high-bay-lifespan [^7]: U.S. Department of Energy. LED Luminaire Reliability: Impact of Color Shift. April 2017. Studie zu 5.400 LED-Leuchtenausfällen im Feld; 59 Prozent der Ausfälle treiber-bedingt. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/04/f34/lsrc_colorshift_apr2017.pdf [^8]: Hackaday. „What Happened To The 100,000-Hour LED Bulbs?". 5. Februar 2019. Analyse der historischen Reduktion von Lebensdauer-Versprechen von 100.000 auf 25.000 Stunden. https://hackaday.com/2019/02/05/what-happened-to-the-100000-hour-led-bulbs/