Nichia erreicht 250Lumen/Watt

Announcements, neue Produkte und Features bei LUMITRONIX® und in der LED-Branche

Moderator: T.Hoffmann

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P.Sparenborg
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Fr, 10.09.10, 07:53

Dieser Wert ist zwar nur bei kleinen Chips und minimalem Strom von 20mA, aber Nichia liegt damit bereits sehr nah am physikalisch möglichen Maximum.
http://www.ledsmagazine.com/news/7/9/4? ... ember82010
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ryestone
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Fr, 10.09.10, 09:41

Es ist immer wieder erstaunlich, wie die Entwicklung weitergeht, und das nicht nur bei der Effizienz sondern auch beim CRI.
sick synonym
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Fr, 10.09.10, 09:49

P.Sparenborg hat geschrieben:Dieser Wert ist zwar nur bei kleinen Chips und minimalem Strom von 20mA, aber Nichia liegt damit bereits sehr nah am physikalisch möglichen Maximum.
http://www.ledsmagazine.com/news/7/9/4? ... ember82010
auch wenn es nur bei minimalem Strom ist. Der Anfang ist gemacht und darauf werden die Entwicklungen aufbauen.
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P.Sparenborg
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Fr, 10.09.10, 11:35

Was den CRI angeht:
Es ist damit zu rechnen, das alle aktuellen LEDs in absehbarer Zeit auch als High CRI(CRI>90) verfügbar sein werden. Aktuell bedeutet das aber leider noch einen erheblichen Helligkeitsverlust.
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Fr, 10.09.10, 15:19

Wobei das theoretische Maximum auch stark von der Farbtemperatur und wie schon richtig angemerkt noch stärker vom CRI abhängig ist. AFAIR stand bei Wikipedia sogar 240 lm/W als theoretisches Maximum für weißes Licht :-)

Sollte das theoretische Maximum bei 260 lm/W liegen und die LED 250 lm/W liefern, würde ja nahezu keinerlei Kühlung mehr benötigt...
Loong

Fr, 10.09.10, 16:29

Ich habe mal ein wenig gerechnet und komme für Schwarzkörperstrahler (Ra=100), abhängig von der Farbtemperatur, auf andere Werte:

3000 K: 161 Lumen pro Watt theoret. Maximum, wenn der Strahler die zugeführte elektrische Leistung zu 100 % in Strahlungsleistung im Bereich zwischen 380 und 780 nm Wellenlänge umsetzte.
5000 K: 196 lm/W
6500 K: 193 lm/W

Und wenn Nichia das Spektrum der 250 lm/W-LED veröffentlichen würde, könnte man auch ausrechnen, welches theoretische Maximum diese hätte.
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LED_Azubi_28_12
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Fr, 10.09.10, 18:10

Kann man das auch für jemanden Ahnungslosen einfach erklären?
Oder ist das zu Umfangreich? Würde mich echt interessieren. :)
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Beatbuzzer
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Fr, 10.09.10, 18:28

P.Sparenborg hat geschrieben: Aktuell bedeutet das aber leider noch einen erheblichen Helligkeitsverlust.
Das wird daran liegen, dass man für einen hohen CRI mehr rot/gelb braucht, und diese Wellenlängen werden vom Phosphor konvertiert. Lässt also die Vermutung zu, dass dieser Vorgang nicht gerade sehr Effizient ist.
Blaues Licht ist ja quasi direkt verfügbar, denn der LED-Chip emittiert ja blaues / UV-Licht. Der Rest geht nur mit schlechterem Wirkungsgrad.
Das würde heißen, dass je kälter das Licht, desto effizienter ist die LED. Und das kommt ja bisher auch meistens hin, wenn man sich verschiedene LEDs ansieht. Nur die beiden Nichia Superflux sind in etwa gleich, was aber daran liegen könnte, dass die warmweiße erst später raus kam, also noch etwas länger entwickelt werden konnte.

Ob man jetzt fast keine Kühlung mehr braucht, ist eine andere Sache. Ich glaube, dass das theoretische Maximum der Lichtausbeute nicht mit dem elektrischen Wirkungsgrad gleich gesetzt werden kann. Bei Wikipedia stand mal etwas, dass die 220lm/W für weiße LEDs nur einem elektrischen Wirkungsgrad von 37% oder so entsprechen. Da will ich aber nichts behaupten, sondern nur mal anstoßen.

Ansonsten: Bei kleinen Leistungen scheint Nichia besser mit den Wirkungsgraden hinzukommen. Erst die beiden Superflux und jetzt diese Meldung. Im Leistungssektor hat Cree dann meist die Nase vorn bei den Wirkungsgraden. Alles in allem scheint es doch langsam richtig interessant zu werden.

@LED_Azubi_28_12: Was genau verstehst du denn nicht?
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LED_Azubi_28_12
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Fr, 10.09.10, 18:56

Ach geht es hier um die Temepratur des Chips, wodurch auch die LED länger hält...?
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Beatbuzzer
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Fr, 10.09.10, 19:00

Nein, grundsätzlich geht es hier um den Wirkungsgrad, sprich wie viel von dem rein gesteckten Strom als Licht wieder heraus kommt. Die Angabe Lumen/Watt ist dir doch aber mittlerweile ein Begriff, oder?

Wenn man das allerdings weiter denkt, dann kommt man bei einem höheren Wirkungsgrad und gleicher Menge an Strom auf weniger Verlust, also auch weniger Wärme. Bei gleich ausgelegter Kühlung würde die LED letzten Endes auch kühler bleiben, also auch länger halten.
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LED_Azubi_28_12
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Fr, 10.09.10, 19:02

Ahhh,ja dankeee :) Habs verstanden.
Loong

Fr, 10.09.10, 19:08

Als Vergleichszahl: Cree XP-G Cool White und Neutral White erzielten um 320 Lumen pro Watt, setzten sie 100 % der zugeführten elektrischen Leistung in Strahlungsleistung im sichtbaren Spektralbereich um.
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P.Sparenborg
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Sa, 11.09.10, 08:21

Die physikalisch maximale Effizienz gemessen in Lumen/Watt hängt im wesentlichen von der Wellenlänge des abgestrahlten Lichtes, der Effizienz der Lichtauskopplung aus dem Chip und dem Halbleiter selbst ab.
Aufgrund der Mechanik einer LED können auch bei 100% elektrischem Wirkungsgrad nicht 100% des erzeugten Lichtes aus der LED ausgestrahlt werden. Hier geht in jedem Fall Effizienz verloren.
Die Umwandlung elektrischer Energie in Photonen wird niemals einen Wirkungsgrad von 100% erreichen, es wird immer ein gewisses Maß an Energie durch Widerstände und Unreinheiten verloren gehen.
Zu letzt hängt der gemessene Wert in Lumen von der Wellenlänge des Lichtes ab. Lumen gibt nicht die Strahlungsleistung des Lichtes, sondern die relative Empfindlichkeit des Auges auf diese wieder. So erreichen zum Beispiel royal blaue XRE LEDs von Cree bei 350mA nur einen Lichtstrom von unter 50 Lumen(Also <50 Lume/Watt), der Wirkungsgrad der LED liegt dennoch bei fast 50%, denn die Strahlungsleistung liegt bei sehr guten Bins teils schon um 550mW.
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Mo, 13.09.10, 11:54

Übrigens steht im Artikel, dass Nichia die höhere Effizienz u.A. durch eine niedrigere Vorwärtsspannung erreicht: diese 20mA-LED bleibt stets "stramm" unter 2,9V Vorwärtsspannung bis 30 mA. Bei 20 mA konnte die Vorwärtsspannung von 3,08 auf 2,80V reduziert werden.

Das entspricht lt. Artikel einem äquivalenten ohmschen Serienwiderstand von 7,4 Ohm (statt bisher 16 Ohm). (wobei ich das nicht ganz verstehe, 2,8V / 7,4 Ohm sind nicht 0,02A ... :?: :?: :!: :?: )

Hier das Diagramm

Übrigens sind sich die Entwickler bei Nichia einig, dass keineswegs die Effizienz das anzupackende Problem bei LEDs ist, sondern dass unbedingt die Kosten gesenkt werden müssen, wenn eine wirklich breite Marktapzeptanz der LED als Lichtquelle für die allgemeinbeleuchtung erreicht werden soll. So ist denn auch die Labor-LED mit 240 lm/W zwar eine interessante Technologiedemonstation, aber das Fertigungsprinzip, bei dem mehr Licht ausgekoppelt wird ist aufwendiger und damit teurer.

---

Auch interessant: im letzten Absatz des Artikels steht, dass Epistar eine Hochvolt-LED entwickelt hat, bei der die einzelnen LED-Chips auf einem gemeinsamen Die liegen, so dass die Notwendigkeit etlicher einzelner Bond-Drähte entfällt --- wobei es sich meiner Kenntnis entzieht, ob die Achriche nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist oder tatsächlich an jedem ihrer 72 Chips 2 Bonddrähte dran hat. (von der Achriche gibt es ja auch seit ca. einem Jahr eine Version in völlig anderem Package)

Die Epistar Hochvolt-LED hat 1 Watt und erreicht eine Effizienz von 135 lm/W bei 5000 Kelvin.

Ich persönlich halte nichts von diesen Hochvolt-LEDs, solange man sie ohne Sieb-Elko betreibt, denn dann flimmern sie mit nervigen und ermüdenden 100 Hz!
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Mo, 13.09.10, 12:35

Vielleicht ist damit nicht der gesamte Ersatzwiderstand der LED gemeint, sondern nur der Widerstand bis zum Chip, also das Bonding usw. Wobei ich nicht weiß, ob 7,4 bzw 16ohm für eine solche LED realistisch ist. Erscheint mir doch etwas viel...
BMK
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Mo, 13.09.10, 12:56

Das lässt sich folgendermassen erklären:

Die interne Brennspannung der LED ist mit 2,65V angegeben.

Bei einem angenommenen Innenwiderstand von 0 Ohm
würde die Brennspannung bei jedem Strom gleich bleiben;
das wäre also eine Gerade wie bei einer idealen Diode.

Der interne Serienwiderstand von 7,4 Ohm sorgt jetzt für die
reale ansteigende Kennlinie. Die von aussen messbare Spannung @20mA
ist also 2,65V (Brennspannung) + 7,4 Ohm * 0,02A (Widerstand) = 2,8V

Mit freundlichen Grüßen
Bernd
Loong

Mo, 13.09.10, 13:22

BMK hat geschrieben:Der interne Serienwiderstand von 7,4 Ohm sorgt jetzt für die
reale ansteigende Kennlinie. Die von aussen messbare Spannung @20mA
ist also 2,65V (Brennspannung) + 7,4 Ohm * 0,02A (Widerstand) = 2,8V
So ist es. Mit den 7,4 bzw. 16 Ohm ist der differentielle Widerstand ΔU/ΔI im Arbeitspunkt gemeint, das sind die im Bild gestrichelt eingezeichneten Geraden:
NichiaEfficacy2.jpg
NichiaEfficacy2.jpg (37.17 KiB) 12258 mal betrachtet
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P.Sparenborg
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Fr, 17.09.10, 07:44

Diese Stellschraube ist ja auch bei aktuell verfügbaren LEDs bereits deutlich:
Die Raijin Typen von Nichia haben auch bereits eine sehr niedrige typische Spannung: http://www.leds.de/Standard-LEDs/SuperF ... aram=11009
Auch die Luxeon Rebel ES punktet durch eine sehr niedrige Spannung: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lumi ... rebel%20es

Ein kleiner Nachteil: Wenn eine typische Schaltung mit konstanter Spannung und Strombegrenzung über einen Widerstand realisiert wird, dann wird die höhere Effizienz der LED bei gleichem Schaltungsaufbau durch einen höheren Leistungsabfall am Widerstand wieder zunichte gemacht :(
Uli Zappe
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Mo, 11.04.11, 00:42

P.Sparenborg hat geschrieben:Was den CRI angeht:
Es ist damit zu rechnen, das alle aktuellen LEDs in absehbarer Zeit auch als High CRI(CRI>90) verfügbar sein werden. Aktuell bedeutet das aber leider noch einen erheblichen Helligkeitsverlust.
Wie absehbar ist denn absehbar? Das Zitat ist ja nun schon über ein halbes Jahr alt, aber ich konnte auch jetzt noch nicht finden, was ich suche: Sowas wie die LED-Matrix, also wirklich lichtstark, aber mit einem CRI > 90 bei 5000-6000K. Dafür bei den lm/W Abstriche zu machen, wäre für mich kein Problem, die 9x12-Segmente-Matrix wäre dann immer noch schön hell. :D

Habe ich Entsprechendes übersehen, oder gibt es das nach wie vor nicht (hier)? Ich habe beim Googeln Datenblätter von Citizen-LEDs gefunden, die oftmals alternativ in CRI>90, dafür ca. 20% weniger lm/W erhältlich sind; sowas wäre genau, was ich suche. Nur kann ich mangels Zeit keine einzelnen LEDs kaufen und zusammenlöten, sondern bin auf sowas wie die LED-Matrix (oder auch die LED-Leisten) angewiesen …

Danke im Voraus für die Antwort!
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Mo, 11.04.11, 11:52

Die meisten Nichia Lighting-Class-LEDs gibt es auch mit CRI min. 92 (sind dann 92-96 in echt), zu erkennen am -H1-Binning. Das gilt AFAIR auch für die auf der Matrix verwendete.

Ich würde es auch genial finden, wenn Lumitronix selbige auf die Matrizen löten würde, allerdings hätte ich sie gerne in 2700K und evtl. noch 2900 oder 3000K, darüber wirkt einfach nicht mehr wohnlich.
Uli Zappe
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CRI 93+ / Ra 93+ hat geschrieben:Die meisten Nichia Lighting-Class-LEDs gibt es auch mit CRI min. 92 (sind dann 92-96 in echt), zu erkennen am -H1-Binning. Das gilt AFAIR auch für die auf der Matrix verwendete.

Ich würde es auch genial finden, wenn Lumitronix selbige auf die Matrizen löten würde,
Verstehe ich das jetzt richtig: Der von Lumitronix für die Matrizen verwendete LED-Typ wäre auch in einer CRI>92-Variante erhältlich, aber das ist nicht die, die im Moment de facto in den Matrizen verwendet wird? Dann wäre mein Beitrag in der Tat eine "heftige Bitte" :D , das anzubieten!

Es macht einfach wenig Sinn, 700 EUR an die Decke zu montieren in der Gewissheit, dass die LEDs zwar 10 Jahre halten würden, aber leider in 2 Jahren technisch hoffnungslos veraltet sind, weil sich dann ein CRI>90 überall durchgesetzt hat …
allerdings hätte ich sie gerne in 2700K und evtl. noch 2900 oder 3000K, darüber wirkt einfach nicht mehr wohnlich.
Mit dieser Farbtemperatur findest Du doch aber viel leichter einen CRI>90! Nur im Bereich 5000-6000K gibt es dafür kaum Angebote, warum auch immer. :(

Ich persönlich finde eine Tageslicht-artige Beleuchtung viel angenehmer, wohnlicher und entspannender für die Augen, aber im konkreten Fall geht es gar nicht darum, sondern um die Beleuchtung für einen Arbeitsraum, in dem Umgebungslicht und Farbtemperatur des Computer-Monitors übereinstimmen müssen. Und da ist 5000K wirklich die untere Grenze des Erträglichen und eigentlich schon zu gelb.
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Di, 12.04.11, 11:57

Uli Zappe hat geschrieben: Verstehe ich das jetzt richtig: Der von Lumitronix für die Matrizen verwendete LED-Typ wäre auch in einer CRI>92-Variante erhältlich, aber das ist nicht die, die im Moment de facto in den Matrizen verwendet wird? Dann wäre mein Beitrag in der Tat eine "heftige Bitte" :D , das anzubieten!

Es macht einfach wenig Sinn, 700 EUR an die Decke zu montieren in der Gewissheit, dass die LEDs zwar 10 Jahre halten würden, aber leider in 2 Jahren technisch hoffnungslos veraltet sind, weil sich dann ein CRI>90 überall durchgesetzt hat …
Das sehe ich EXAKT genauso, der "Markt" aber angeblich leider nicht. :-(
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Achim H
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Di, 12.04.11, 12:49

Uli Zappe hat geschrieben:Verstehe ich das jetzt richtig: Der von Lumitronix für die Matrizen verwendete LED-Typ wäre auch in einer CRI>92-Variante erhältlich, aber das ist nicht die, die im Moment de facto in den Matrizen verwendet wird?
Laut Nichia Corporation gibt es keine NSSL157-H3 mit einem CRI von 92.
Der auf den Matritzen verwendete Chip NSSL157-H3 (23 Lumen @ 80mA) hat laut Nichia einen minimalen CRI von 75 (laut Lumitronix sogar mind. 80). Daneben gibt es nur noch die NSSL157A-H3 (25 Lumen @ 80mA) und diese hat einen minimalen CRI von 80.

Ein Datenblatt zur NSSL157A-H3 ist derzeitig noch nicht verfügbar.
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C.Hoffmann
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Di, 12.04.11, 15:53

weil sich dann ein CRI>90 überall durchgesetzt hat …
Ich halte es für nicht sehr wahrscheinlich, dass sich ein solcher CRI durchsetzen wird. Rein technisch ist er ja schon möglich, und dennoch sind sogut wie alle neuen Leuchtmittel (Samsung, Philips, Toshiba, Osram) auf einen CRI von >80 ausgelegt. Es würde mich sehr überraschen, wenn sich das ändert (auch langfristig). Es gibt dafür nicht genügend Bedarf... die Effizienz hingegen hat einen deutlich höhren Stellenwert und wird daher Fokus sein. Ein CRI von 80 ist bereits angenehm und ausreichend... manche sind da nur etwas "sensibilisiert".
Uli Zappe
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Di, 12.04.11, 21:03

CRI 93+ / Ra 93+ hat geschrieben:
Uli Zappe hat geschrieben:Es macht einfach wenig Sinn, 700 EUR an die Decke zu montieren in der Gewissheit, dass die LEDs zwar 10 Jahre halten würden, aber leider in 2 Jahren technisch hoffnungslos veraltet sind, weil sich dann ein CRI>90 überall durchgesetzt hat …
Das sehe ich EXAKT genauso, der "Markt" aber angeblich leider nicht. :-(
Ein "Markt", der überhaupt erst entstehen würde, wenn Produkte mit einem CRI über 90 erhältlich wären (und es dann folglich vollkommen anders "sehen" würde), ist derjenige für Arbeitsbeleuchtungen all derjenigen, die irgendwie mit Grafik oder Bildverarbeitung oder Film oder Video (sei es für das Web oder für Print) zu tun haben. Die sind zur Zeit auf spezielle Leuchtstoffröhren mit all ihren Nachteilen angewiesen und zahlen horrende Preise dafür. Ich kenne viele, die wirklich händeringend darauf warten, diese Beleuchtungen durch LEDs ersetzen zu können.
Achim H hat geschrieben:Laut Nichia Corporation gibt es keine NSSL157-H3 mit einem CRI von 92.
Öhm, ja logisch, laut CRI 93+ / Ra 93+ müsste es ja auch NSSL157-H1 sein … Im übrigen, wie passt das zum Zitat in meiner Ausgangsfrage:
P.Sparenborg hat geschrieben:Was den CRI angeht:
Es ist damit zu rechnen, das alle aktuellen LEDs in absehbarer Zeit auch als High CRI(CRI>90) verfügbar sein werden. Aktuell bedeutet das aber leider noch einen erheblichen Helligkeitsverlust.
??
C.Hoffmann hat geschrieben: Ich halte es für nicht sehr wahrscheinlich, dass sich ein solcher CRI durchsetzen wird. Rein technisch ist er ja schon möglich, und dennoch sind sogut wie alle neuen Leuchtmittel (Samsung, Philips, Toshiba, Osram) auf einen CRI von >80 ausgelegt. Es würde mich sehr überraschen, wenn sich das ändert (auch langfristig). Es gibt dafür nicht genügend Bedarf... die Effizienz hingegen hat einen deutlich höhren Stellenwert und wird daher Fokus sein. Ein CRI von 80 ist bereits angenehm und ausreichend... manche sind da nur etwas "sensibilisiert".
Darf ich das in die Galerie von Der weltweite Bedarf an Computern liegt bei etwa 5, Niemand braucht mehr als 512kB RAM usw. aufnehmen?

Tschuldige, aber das kann nur jemand sagen, der zu nah am Markt und dadurch betriebsblind ist. Die Mehrzahl derjenigen, die hier und heute schon LED-Lampen kaufen (oder überhaupt nur von ihrer Existenz wissen), sind Early Adaptors, die eine Faszination dabei empfinden, von Beginn an dabei zu sein, und dafür hohe Preise bei noch gegebenen technischen Einschränkungen in Kauf zu nehmen bereit sind. Die geben sich mit einem CRI von 80 zufrieden, so wie sich die ersten Nutzer von Digitalkameras mit miserabler Auflösung und Farbwiedergabe zu horrenden Preisen zufrieden gaben.

Aber daraus kann man doch nicht schließen, dass das die Einstellung der Mehrheit ist! Wenn ich meiner Freundin mit einer (heute handelsüblichen) LED-Lampe ankomme, dann sagt die mir, ich soll sie mit diesem schrecklich unnatürlichen Licht bloß in Ruhe lassen. Bestenfalls mit einem Appell an ihr Öko-Gewissen könnte ich sie zur Nutzung überreden, aber das wäre aus ihrer Sicht dann ein Opfer um der Umwelt willen. Und mein Eindruck ist, sie repräsentiert da die Mehrheit. Die wird LED-Lampen überhaupt erst in großem Maßstab als ernsthafte Alternative wahrnehmen, wenn sich ein höherer CRI durchgesetzt hat am Markt – intuitiv, ohne den Begriff "CRI" jemals gehört zu haben …

Und außerdem, wie oben gesagt, es gibt eine ganze Branche – und die ist nicht klein! – die händeringend auf ein solches Licht wartet.

Dass die Industrie genau das produziert, was die Menschen wollen, das ist nicht Dein Ernst, oder? Da spielen x andere Faktoren eine Rolle, nicht zuletzt dass lemminghafte Verhalten, an den Produkten der Konkurrenz ablesen zu wollen, wonach die Konsumenten verlangen. Warum ist Apple so enorm erfolgreich geworden? Weil sie sich nie darum gekümmert haben, was die Samsungs, Philips’, Toshibas, Osrams ihrer Branche machen.

Lumitronix sollte einfach eine Matrix mit einem CRI > 90 anbieten und dann sehen, was sich wie verkauft, statt schon vorneweg zu beschließen, dass das ja eh keiner will … :x
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