Sie sind winzig, unscheinbar und grell wie die Sonne: Dünnschicht-LEDs messen gerade einmal einen Quadratmillimeter, ihre Leistungsfähigkeit blendet jedoch nicht nur den Laien, zeigte die gestrige Fachveranstaltung zum Thema Green Photonics bei der Fraunhofer-Gesellschaft in München. Chefentwickler Stefan Illek von Osram Opto Semiconductors aus Regensburg präsentierte nicht ohne Stolz einen Prototypen jener Leuchten, die in drei bis fünf Jahren - nach dem ziemlich überflüssigen Pausenfüller Energiesparlampe - die Edisonsche Glühlampe abgelöst haben sollen:
"Der eigentliche Grund, warum man bei der allgemeinen Beleuchtung mit den LEDs Probleme hat, ist tatsächlich die Kostenentwicklung. Zum einen von der Effizienz der LED-Lösungen hat man dramatische Verbesserungen erzielen können, das heißt heute sind die LED-Lösungen effizienter als Halogenlampen."
Noch vor acht Jahren, so Stefan Illek, wurden bei den Lumineszenz-Dioden, kurz LEDs, 20 Lumen pro Watt erreicht, ähnlich einer normalen Glühlampe, eine Energiesparlampe kommt heute auf 54 Lumen pro Watt. Mittlerweile leuchten die LEDs mit 160 Lumen pro Watt, dem achtfachen Wert, Tendenz steigend. Geht es nach Stefan Illek, dann wird in naher Zukunft ein Quadratmillimeter Dünnschicht-Diode 500 Lumen Weißlicht erzeugen. Im Vergleich: Normales Tageslicht hat nur noch die doppelte Helligkeit. Und dabei sind der Funktionalität dieser winzigen Halbleiter-Bauelemente nahezu keine Grenzen gesetzt.
Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Optik und Feinmechanik Jena, verspricht sich allein durch die Verwendung der Dünnschicht-LEDs eine Energieeinsparung von 25 bis 50 Prozent:
"Heutzutage werden 20 Prozent vom Strombedarf für Beleuchtungszwecke ausgegeben. Wir gehen davon aus, dass man durch günstige Beleuchtungssysteme auf der Basis der LEDs einen Faktor fünf bis zehn einsparen kann, das heißt also der Block, der bestimmt ist durch die Beleuchtung, sich wirklich mehr als halbiert hinsichtlich der Kosten und damit natürlich auch den Gesamtenergiebedarf reduziert."
Um das zu erreichen, muss sich der Verbraucher aber von dem herkömmlichen Lampenschirm verabschieden. Die Leuchten der Zukunft werden optisch nichts mehr mit den alten Lampensystemen gemein haben, so Illek. Es gibt zwar:
"Sogenannte LED-Retrofits, wo praktisch in einen Glühlampenäquivalenten Körper LEDs eingebaut werden, aber da zwängt man halt die LEDs in ein Korsett, das für sie nicht geschaffen ist, denn LEDs vertragen keine Wärme, die Glühlampe als thermischer Strahler lebt davon."
Mit welchen Systemen man sein Heim künftig beleuchtet, kann Stefan Illek noch nicht sagen, dass man dies jedoch weitaus dynamischer als mit Glüh- oder Sparbirnen gestalten kann, ist sicher. Schon jetzt existieren Prototypen, die verblüffende Beleuchtungseffekte und damit Wohlfühleffekte erzielen können , sagt Andreas Bräuer, Abteilungsleiter für mikrooptische Systeme am Jenaer Fraunhofer Institut. Zum Beispiel einen Sonnenaufgang simulieren:
"Kann ich mit LEDs ohne weiteres machen. Aber ich habe dann nicht die hocheffizientesten LEDs. Das sind nun mal diese kaltweißen im Moment. Man arbeitet aber daran, an diesem Warmweiß, was Sie im Wohnbereich auf alle Fälle bevorzugen würden. Im Arbeitsbereich gibt es Untersuchungen, dass man direkt auf dem Schreibtisch mit dem Kaltweiß doch auch gut zurechtkommt. Da sind schon psychologische Studien gemacht worden."
Ganze Straßenzüge können künftig mit speziellen LED-Straßenlampen ausgerüstet werden. Fußgänger wären besser zu erkennen, das Licht würde weniger Streueffekte aufweisen, der wachsende Lichtsmog weltweit, der sogar auf Satellitenbildern zu erkennen ist, würde minimiert werden, sagen die Forscher einhellig. Und sind damit noch nicht am Ende ihrer Zukunftsvisionen. Parallel zu den auf anorganischen Elementen basierenden Dünnschicht-LEDs forschen die Wissenschaftler auch an sogenannten OLEDs, den organischen Leuchtdioden. Andreas Bräuer:
"Ich glaube an eine lebenslange Koexistenz von OLED und LED. Stellen Sie sich vor, die LED, das ist die Sonne, und die OLED, das wird der Himmel sein. Das heißt, die OLED sind gut geeignet von ihrer Struktur her für flächenhafte Strahler, also denken Sie an die leuchtende Tapete oder auch, und das gibt es in Modellversuchen schon, dass Sie eine Glasscheibe haben, die transparent ist und am Abend wird die OLED eingeschaltet, und sie leuchtet Ihnen entgegen."
Diese Leuchten werden anfangs sehr preisintensiv sein, sagen die Forscher. Eine Subventionierung von politischer Seite ist nicht in Sicht. Die Retrofit, die erste LED-Lampe, die optisch der herkömmlichen Glühlampe am nahesten kommt, kostet in der Herstellung rund 20 Euro, erklärt der Jenaer Forscher Andreas Bräuer, in den Fachgeschäften liegt sie für gut 40 Euro aus. Ein satter Gewinn auf Kosten der Verbraucher.
"Der eigentliche Grund, warum man bei der allgemeinen Beleuchtung mit den LEDs Probleme hat, ist tatsächlich die Kostenentwicklung. Zum einen von der Effizienz der LED-Lösungen hat man dramatische Verbesserungen erzielen können, das heißt heute sind die LED-Lösungen effizienter als Halogenlampen."
Noch vor acht Jahren, so Stefan Illek, wurden bei den Lumineszenz-Dioden, kurz LEDs, 20 Lumen pro Watt erreicht, ähnlich einer normalen Glühlampe, eine Energiesparlampe kommt heute auf 54 Lumen pro Watt. Mittlerweile leuchten die LEDs mit 160 Lumen pro Watt, dem achtfachen Wert, Tendenz steigend. Geht es nach Stefan Illek, dann wird in naher Zukunft ein Quadratmillimeter Dünnschicht-Diode 500 Lumen Weißlicht erzeugen. Im Vergleich: Normales Tageslicht hat nur noch die doppelte Helligkeit. Und dabei sind der Funktionalität dieser winzigen Halbleiter-Bauelemente nahezu keine Grenzen gesetzt.
Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Optik und Feinmechanik Jena, verspricht sich allein durch die Verwendung der Dünnschicht-LEDs eine Energieeinsparung von 25 bis 50 Prozent:
"Heutzutage werden 20 Prozent vom Strombedarf für Beleuchtungszwecke ausgegeben. Wir gehen davon aus, dass man durch günstige Beleuchtungssysteme auf der Basis der LEDs einen Faktor fünf bis zehn einsparen kann, das heißt also der Block, der bestimmt ist durch die Beleuchtung, sich wirklich mehr als halbiert hinsichtlich der Kosten und damit natürlich auch den Gesamtenergiebedarf reduziert."
Um das zu erreichen, muss sich der Verbraucher aber von dem herkömmlichen Lampenschirm verabschieden. Die Leuchten der Zukunft werden optisch nichts mehr mit den alten Lampensystemen gemein haben, so Illek. Es gibt zwar:
"Sogenannte LED-Retrofits, wo praktisch in einen Glühlampenäquivalenten Körper LEDs eingebaut werden, aber da zwängt man halt die LEDs in ein Korsett, das für sie nicht geschaffen ist, denn LEDs vertragen keine Wärme, die Glühlampe als thermischer Strahler lebt davon."
Mit welchen Systemen man sein Heim künftig beleuchtet, kann Stefan Illek noch nicht sagen, dass man dies jedoch weitaus dynamischer als mit Glüh- oder Sparbirnen gestalten kann, ist sicher. Schon jetzt existieren Prototypen, die verblüffende Beleuchtungseffekte und damit Wohlfühleffekte erzielen können , sagt Andreas Bräuer, Abteilungsleiter für mikrooptische Systeme am Jenaer Fraunhofer Institut. Zum Beispiel einen Sonnenaufgang simulieren:
"Kann ich mit LEDs ohne weiteres machen. Aber ich habe dann nicht die hocheffizientesten LEDs. Das sind nun mal diese kaltweißen im Moment. Man arbeitet aber daran, an diesem Warmweiß, was Sie im Wohnbereich auf alle Fälle bevorzugen würden. Im Arbeitsbereich gibt es Untersuchungen, dass man direkt auf dem Schreibtisch mit dem Kaltweiß doch auch gut zurechtkommt. Da sind schon psychologische Studien gemacht worden."
Ganze Straßenzüge können künftig mit speziellen LED-Straßenlampen ausgerüstet werden. Fußgänger wären besser zu erkennen, das Licht würde weniger Streueffekte aufweisen, der wachsende Lichtsmog weltweit, der sogar auf Satellitenbildern zu erkennen ist, würde minimiert werden, sagen die Forscher einhellig. Und sind damit noch nicht am Ende ihrer Zukunftsvisionen. Parallel zu den auf anorganischen Elementen basierenden Dünnschicht-LEDs forschen die Wissenschaftler auch an sogenannten OLEDs, den organischen Leuchtdioden. Andreas Bräuer:
"Ich glaube an eine lebenslange Koexistenz von OLED und LED. Stellen Sie sich vor, die LED, das ist die Sonne, und die OLED, das wird der Himmel sein. Das heißt, die OLED sind gut geeignet von ihrer Struktur her für flächenhafte Strahler, also denken Sie an die leuchtende Tapete oder auch, und das gibt es in Modellversuchen schon, dass Sie eine Glasscheibe haben, die transparent ist und am Abend wird die OLED eingeschaltet, und sie leuchtet Ihnen entgegen."
Diese Leuchten werden anfangs sehr preisintensiv sein, sagen die Forscher. Eine Subventionierung von politischer Seite ist nicht in Sicht. Die Retrofit, die erste LED-Lampe, die optisch der herkömmlichen Glühlampe am nahesten kommt, kostet in der Herstellung rund 20 Euro, erklärt der Jenaer Forscher Andreas Bräuer, in den Fachgeschäften liegt sie für gut 40 Euro aus. Ein satter Gewinn auf Kosten der Verbraucher.