Weisse LED-Lampen ab 2010 bezahlbar
publiziert: Sonntag, 20. Jul 2008 / 12:20 Uhr / aktualisiert: Sonntag, 20. Jul 2008 / 14:03 Uhr

West Lafayette/München - Wissenschaftler der Purdue Universität im US-Bundesstaat Indiana haben eine Methode entwickelt, mit der weisse LEDs künftig deutlich günstiger hergestellt werden können.

LEDs bestechen vor allem durch ihre Energieeffizienz.
LEDs bestechen vor allem durch ihre Energieeffizienz.
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Dazu verändern sie den Herstellungsprozess der Dioden und erreichen somit eine deutliche Produktionskostenreduktion.

Die Forscher rund um Timothy Sands gehen davon aus, dass mit ihrer Entwicklung leistbare LED-Lampen innerhalb von zwei Jahren auf dem Endkundenmarkt verfügbar sein werden.

«Die LED-Technologie hat das Potenzial, die derzeit verwendeten Glühbirnen zu ersetzen. Das hat enorme Auswirkungen auf den Energieverbrauch für Beleuchtung», meint Sands.

Teure Saphierschicht

Während sich die Preise für farbige LEDs mittlerweile in erschwinglichen Bereichen bewegen, sind jene Dioden, die weisses Licht abgeben, noch relativ teuer. Der Grund dafür liegt in der Saphierschicht, auf der sie hergestellt werden.

Die Saphiertechnologie ist etwa 20 Mal teurer als die Methoden zur Herstellung konventioneller Lichtquellen. Damit ist auch der Massenmarkt noch weit entfernt, stellen die Forscher fest. Die Saphierschicht dient schliesslich auch als Reflektor der LEDs.

Reaktion erfolgreich unterbunden

Sands und seine Kollegen entwickelten nun eine andere Technik, die auf Saphier verzichtet. Dazu stellen sie die Dioden auf einem Metall-überzogenen Silizium-Wafer her. Für den Reflektor verwendeten sie Zirconium-Nitrid.

Da dieser Stoff jedoch mit Silizium reagiert, mussten sie eine Isolator-Schicht aus Aluminium-Nitrid einziehen. «Die Unterbindung der Reaktion dieser beiden Stoffe war eine der grössten Herausforderungen in unserer Arbeit», erläutert Sands. Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass ihr Ansatz nun der Industrie zu einem weiten Sprung nach vorne verhelfen wird.

Marktreife in absehbarer Zukunft

«Wir gehen davon aus, dass 2020 ein Drittel der Lampen für die Allgemeinbeleuchtung durch LED ersetzt sein wird», meint Lars Stühlen, Sprecher des Leuchtmittelherstellers Osram.

Osram bietet mit den Parathom-Lampen bereits LED-Leuchtmittel in Glühbirnenform für Standardfassungen an. Diese sind derzeit jedoch nur mit farbigen LEDs erhältlich und kosten rund zehn Euro.

«Die LED-Lampen eignen sich aktuell vorwiegend für Dekorationszwecke oder Spezialanwendungen», sagt Stühlen. In Kürze will Osram jedoch auch weisse LED-Lampen in kalt- sowie warmweiss auf den Markt bringen. Über Preise konnte der Osram-Sprecher noch keine Auskunft geben.

Hohe Effizienz

LED-Lampen sollen einerseits die herkömmlichen Glühbirnen, aber auch die heute durchwegs bereits verwendeten Energiesparlampen ablösen. LEDs bestechen vor allem durch ihre Energieeffizienz.

Während Glühbirnen nur zehn Prozent der zugeführten Energie in Licht umsetzen und der Rest als Wärme verpufft, liegt die Effizienz der LEDs bei bis zu 65 Prozent.

Osrams Parathom-Lampen benötigen abhängig von der Farbe eine Leistung von 0,5 bis 1,0 Watt. Deutlich verlängert wird auch die Lebensdauer, die bei der LED-Lampe bei 25.000 Stunden liegt.

(bert/pte)

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Leider ist die allgemeine Euphorie bei der LED noch grösser als die effektive Leistung.

Zugegeben, die LED ist in vielen Installationen ein hervorragendes und einzigartiges Leuchtmittel. Es gilt allerdings folgendes zu beachten:

1. Lebensdauer
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Die Lebensdauer ist stark von der Kühlmöglichkeit direkt an der Diode abhängig.
d.h. schlecht konstruierte LED Leuchtkörper haben einen erheblich reduzierte Lebensdauer (ungenügende Wärmeableitung) und leider gibt es davon mehr als wir wissen. Die Lebensdauer kann sich von theoretischen 40'000 Std. um Faktor 10 auf unter 4'000 Std. reduzieren.

2. Lichtspektrum
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Die LED erzeugt durch die Licht-Emitierende-Diode äusserst schmalbandiges Licht, d.h. es wird nicht ein breites Spektrum an Licht erzeugt (wie bei Glühlampen oder Halogenlicht). Somit wirkt dieses Licht noch künstlicher als Leuchtstoffröhren. Ein breites Spektrum kann nur mit mehreren verschiedenen LED (Lichtfarbe 3000-5000K) in einem Array (Anreihung) erzeugt werden.

3. Farbwiedergabe
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Der Farbwiedergabewert einer herkömmlichen LED ist katastrophal. Natürlich sind auch hier Weiterentwicklungen zu erwarten jedoch ist es zuerst immer auf Kosten der Energieeffizienz. Farbwiedergabewerte mit dem Standardwert 8 (bei Leuchtstofflampen) oder sogar 9 sind in naher Zukunft unrealistisch.

4. Energieeffizienz
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Es ist wohl war das durch die niedrige Leistungsaufnahme einer LED und das dadurch erzeugte Licht der Anschein entsteht eine LED sei energieeffzient. Gemessen wird aber die Energieeffizenz in Lumen pro Watt und hier ist die LED leider kein Weltmeister und momentan vergleichbar mit einer Halogenlampe. Entscheidend bei der Lichtausbeute ist aber wesentlich die Bauform des Leuchtkörpers, d.h. Gehäuse und speziell die notwendige Optik für LED Leuchten. Einer Leuchtstoffröhre der Bauform T5 (Wirkungsgrad grösser 75%) können die LED auch in mittelfristiger Zukunft nicht konkurrenzieren.

Fazit
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Der grösste Vorteil der LED ist die kleine Bauart und die Lebensdauer. Entscheidend sind Bauform und Optik um Lebensdauer und Energieeffizienz zu erhöhen. Die Nachteile wie Farbwiedergabewert und Lichtleistung muss man vorerst noch in Kauf nehmen.

Momentan ist die LED in Spezialanwendungen in der Industrie und für Akzentbeleuchtungen im Innen- und Aussenbereich bei Beachtung der Bauform sicher attraktiv und sehr zu empfehlen.

Viel Spass mit der neuen Technologie wünscht Euch
Christian
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