Effiziente Lichtquelle: Warum der Vormarsch der Leuchtdiode nicht aufzuhalten ist - wissenschaft.de
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Effiziente Lichtquelle: Warum der Vormarsch der Leuchtdiode nicht aufzuhalten ist

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Leuchtdioden (LEDs) machen zunehmend der Glühlampe Konkurrenz: Die Entwicklung verläuft so rasant, dass sich die erzielbare Lichtleistung alle zwei Jahre verdoppelt. Die hocheffizienten Lichtquellen erobern daher immer mehr technische Anwendungen. In zwanzig Jahren wird jede dritte Lichtquelle eine LED sein, schätzen Analysten.

Geflucht haben mag Thomas Edison, als ihm zum ersten Mal eine Glühlampe platzte. Vor gut hundert Jahren hielt das Glas oder der Glühfaden nicht immer der Hitze stand. Bis heute strahlt der Glühfaden mehr Wärme als Licht ab. Eine Lösung für dieses Problem ist nicht in Sicht, dafür aber hat sich inzwischen eine Alternative aufgetan, die die Glühbirne Zug um Zug verdrängt: Die Leuchtdiode, kurz LED, kommt gänzlich ohne Hohlkörper aus und kann deshalb nicht platzen. Sie hält sogar problemlos Erschütterungen aus.

Einst unscheinbar an elektronischen Geräten wie Videorecordern und Fernsehern als rotes oder grünes Anzeigelämpchen angebracht, haben LEDs dieses Schattendasein mittlerweile längst hinter sich gelassen. Ampeln, Kfz-Lichter, Taschenlampen und auch Innenraumbeleuchtungen werden inzwischen mit Dioden angeboten. Eine Marktanalyse des amerikanischen Unternehmens Ecos Consulting geht davon aus, dass 2025 fast jede dritte Lichtquelle auf der neuen Technik beruhen wird. Die Lichtleistung der LED verdoppelt sich gegenwärtig etwa alle zwei Jahre.

Während eine Glühlampe knapp 2.000 Stunden brennen kann, überdauert eine Leuchtdiode rund 50.000 Stunden. Die einen Millimeter großen Dioden wandeln 90 Prozent der eingespeisten elektrischen Energie in Licht um, während ein Glühfaden nur schlappe zehn Prozent verwertet und den Rest als Wärme abstrahlt. „In punkto Effizienz übertreffen die LEDs mittlerweile sogar die Halogenlampen und sind heute mit einer Energiesparlampe vergleichbar“, betont Andreas Hangleiter, Physiker an der Technischen Universität Braunschweig.

Mit der neuen Lichttechnik können Ampeln 60 bis 90 Prozent Energie sparen. „Da sind die Dioden einfach unschlagbar, weil sie aufgrund ihrer langen Betriebsdauer einen sehr geringen Wartungsaufwand haben. Außerdem erzeugen sie ohnehin farbiges Licht“, schwärmt Hangleiter. In deutschen Städten etwa in Aachen werden einzelne Anlagen schon mit Dioden ausgestattet. Andernorts ist man weiter. In Japan seien LED-Ampeln ein Selbstläufer, berichtet Hangleiter und fügt hinzu: „Aufgrund der Energieeffizienz wäre es unvernünftig, etwas anderes zu verwenden“.

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Die Dioden werden aus Halbleitern aufgebaut, die stets eine Eigenfarbe besitzen. Mittlerweile existieren blaue, gelbe, rote und grüne LEDs und auch nahezu jede Farbnuance dazwischen. Um farbloses Licht zu erzeugen, muss entweder das Licht mehrerer LEDs so gemischt werden, dass es dem menschlichen Auge als weiß erscheint. Oder es wird eine blaue LED verwendet und ein gelb-grünlicher Leuchtstoff zugefügt. Die Komplementärfarben addieren sich dann ebenfalls zu weißem Licht auf. So gibt es mittlerweile Bürotischleuchten und Taschenlampen mit farblosem Diodenlicht zu kaufen.

„Das einzige Manko der LEDs ist bislang, dass sie einzeln noch nicht sehr hell strahlen“, sagt Hangleiter. Sechs der modernen Lichtquellen leuchten etwa so stark wie eine 20-Watt-Birne. Möchte man es heller haben, müssen noch mehr LEDs kombiniert werden.

Ihren Siegeszug haben die kleinen Leuchten aus diesem Grund zunächst als Signalleuchten etwa beim Auto angetreten oder zur sanften Ausleuchtung beispielsweise von Vitrinen und Schaufenstern. Im Kraftfahrzeug strahlen Blinker, Bremsleuchten, aber auch das Leselicht im Inneren mit den Dioden. „Der Bauraum im Auto ist heiß umkämpft, auch deshalb werden viele Hersteller LEDs für ihre Signalleuchten benutzen“, glaubt Jörg Wallaschek, Vorstand des Forschungszentrums L-Lab in Paderborn. Das Zentrum wird von der Universität Paderborn sowie dem Automobilzulieferer Hella betrieben und befasst sich damit, Autolichter mit Dioden auszurüsten. „Mit den LEDs muss man nicht mehr so tief in die Karosserie einschneiden“, erklärt Wallaschek. Ein Rücklicht sitzt heute mehrere Zentimeter tief. Mit einer Diode lässt es sich auf einem Zentimeter Tiefe unterbringen.

Für Bremsleuchten sind die LEDs bei neueren Fahrzeugmodellen bereits Standard. Mit dem Audi A8 wurde im vergangenen Jahr auch erstmals ein Wagen mit LED-Tagfahrlicht präsentiert. Studien zeigen, dass sich mit der neuen Lichtquelle etwa 0,2 Liter Benzin auf 100 Kilometern einsparen lassen. „Im Moment wird an der Entwicklung von LED-Scheinwerfern gearbeitet. Das ist technisch sehr anspruchsvoll, weil rund zwanzig LEDs nebeneinander angeordnet werden müssen“, meint Wallaschek. Doch er gibt sich zuversichtlich. Ab 2008 sei mit den ersten LED-Scheinwerfern zu rechnen.

Auch Hangleiter sagt den Dioden eine strahlende Zukunft vorher. „Ich erwarte noch deutliche Fortschritte für die LEDs aus der Forschung.“ Erst kürzlich konnte er die Effizienz der blauen Sorte um 50 Prozent steigern. Je mehr Vorteile die Dioden bieten, desto begehrter werden sie auf dem Markt werden. Und bei steigenden Stückzahlen werde auch der Preis sinken, prognostiziert der Braunschweiger Physiker. Noch schrecken allerdings viele Käufer vor den Kosten zurück. Eine LED ist gut zehnmal teurer als die gute alte Glühlampe.

ddp/wissenschaft.de – Susanne Donner
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