Von Frank Grotelüschen
Man nehme ein Elektron und lasse es in ein Loch plumpsen. So lautet in simplen Worten das Rezept, das hinter der Leuchtdiode steckt. Denn beim Plumpsen sendet das Elektron quasi als eine Art Schmerzensschrei einen Lichtstrahl aus. Nun findet dieser Prozess natürlich nicht im luftleeren Raum statt, sondern in speziellen Halbleitermaterialien, sowie Galliumarsenid oder Galliumnitrid. Und die sind mittlerweile extrem hochgezüchtet und leisten erstaunliches.
Bei Halbleiter Materialien sind wir heute bei 100 Prozent internen Wirkungsgrad.
sagt Roland Heitz von Agilent, einem der führenden LED-Hersteller in den USA. Insbesondere die roten Leuchtdioden können Strom überaus effektive nicht umwandeln und setzte sich deshalb mehr und mehr auf dem Markt durch. Heitz:
Fast alle monochromen Anwendungen werden die heute schon mit LEDs bedeckt. Das beste Beispiel ist die Verkehrsampel, in Amerika werden keine neuen Verkehrsampel installiert, wie mit Lampen bestückt sind. Das wird heute alles mit LED es gemacht.
Bislang sind rote LED ist zwar dreimal teurer als vergleichbare Glühbirnen, grüne Kosten sogar das fünffache, weiß Roland Heitz:
Die Kosten sind höher, aber die Energieeinsparungen einer roten Verkehrsampel ist 90 Prozent, und die Zeit sich in weniger als einem Jahr zurück.
Weniger fortgeschritten ist man in Sachen Beleuchtung. Schließlich soll normales Raumlicht ja nicht rot sein oder grün, sondern weiß wie das Sonnenlicht. Immerhin: seit drei Jahren gewisser Weise LED verkaufen, für den Hausgebrauch aber sind die noch viel zu teuer. Heitz:
Verglichen mit einer Glühlampe sind für um den Faktor 100 oder 1000 daneben.
Eine Glühbirne kostet rund einen, eine weiße LED dagegen rund 200 Euro. In zehn Jahren, so hoffen die Experten, wird der Preis auf 20 Euro gesunken sein, in 20 Jahren sogar auf zwei auch um. Dann werden Leuchtdioden ihrer Vorteile so richtig ausspielen, glaubt Roland Heitz:
Die brennen nicht so schnell aus. Für kleine ländlichen, da rechnen wir mit einer Lebensdauer von 100.000 Stunden, im eingeschalteten Zustand, eine Glühlampe hat vielleicht 1000 Stunden.
Der größte Vorteil einer LED ist aber der ausgesprochen hohe gesamt Wirkungsgrad, also das, was von Strom tatsächlich in nicht umgewandelt wird. Heitz:
Bei der Glühlampe ist der Umwandlung Grad in der Gegend von fünf Prozent. Und das ist ein ganz einfaches Gesetz der Physik, da kann man nicht an Rücken. Bei einer Fluoreszenz Lampe sind es ungefähr zwischen 25 bis 28 Prozent, bei den Röhren, bei den LED es könnten wir theoretisch in der Gegend von 45 bis 60 Prozent liegen.
Zuvor aber haben die Forscher in ihren Labors noch einige Probleme zu lösen. Kosten senken, Wirkungsgrad erhöhen, das vor allen Dingen steht auf der Agenda. Und so müssen die Experten ihrer Halbleiter weiter verbessern, zum Beispiel einen Schlüsselstoff namens Galliumnitrid, der gespickt ist mit ein wenig Indium. Heitz:
Der arbeitet am besten im Ultravioletten und im Blauen, um auf ein gescheites Grün zu kommen, muss man sehr viel Indium reinbringen, und weil das nicht so richtig in das Gitter reinpasst, neigt das Indium dazu sich auszuschalten. Dann ist der Lichtgenerationsprozess im Eimer.
Der Grund: Die Indium-Atome sind relativ groß. Und sie zwischen den kleineren Gallium- und Stickstoffatomen unterzubringen ist etwa so schwierig, wie eine Melone in einen ordentlich geschichteten Stapel Orangen einzubauen. Doch sollten die Fachleute diese Schwierigkeiten überwinden, so könnten die Leuchtdioden im nächsten Jahrzehnt die Glühbirnen ersetzen. Das Ergebnis wären laut Roland Heitz eine beträchtliche Energieeinsparung:
In Amerika wird 20 Prozent der Energie für Beleuchtung ausgegeben. Und von diesen 20 Prozent könnten ungefähr zwei Drittel bis drei Viertel eingespart werden.
Man nehme ein Elektron und lasse es in ein Loch plumpsen. So lautet in simplen Worten das Rezept, das hinter der Leuchtdiode steckt. Denn beim Plumpsen sendet das Elektron quasi als eine Art Schmerzensschrei einen Lichtstrahl aus. Nun findet dieser Prozess natürlich nicht im luftleeren Raum statt, sondern in speziellen Halbleitermaterialien, sowie Galliumarsenid oder Galliumnitrid. Und die sind mittlerweile extrem hochgezüchtet und leisten erstaunliches.
Bei Halbleiter Materialien sind wir heute bei 100 Prozent internen Wirkungsgrad.
sagt Roland Heitz von Agilent, einem der führenden LED-Hersteller in den USA. Insbesondere die roten Leuchtdioden können Strom überaus effektive nicht umwandeln und setzte sich deshalb mehr und mehr auf dem Markt durch. Heitz:
Fast alle monochromen Anwendungen werden die heute schon mit LEDs bedeckt. Das beste Beispiel ist die Verkehrsampel, in Amerika werden keine neuen Verkehrsampel installiert, wie mit Lampen bestückt sind. Das wird heute alles mit LED es gemacht.
Bislang sind rote LED ist zwar dreimal teurer als vergleichbare Glühbirnen, grüne Kosten sogar das fünffache, weiß Roland Heitz:
Die Kosten sind höher, aber die Energieeinsparungen einer roten Verkehrsampel ist 90 Prozent, und die Zeit sich in weniger als einem Jahr zurück.
Weniger fortgeschritten ist man in Sachen Beleuchtung. Schließlich soll normales Raumlicht ja nicht rot sein oder grün, sondern weiß wie das Sonnenlicht. Immerhin: seit drei Jahren gewisser Weise LED verkaufen, für den Hausgebrauch aber sind die noch viel zu teuer. Heitz:
Verglichen mit einer Glühlampe sind für um den Faktor 100 oder 1000 daneben.
Eine Glühbirne kostet rund einen, eine weiße LED dagegen rund 200 Euro. In zehn Jahren, so hoffen die Experten, wird der Preis auf 20 Euro gesunken sein, in 20 Jahren sogar auf zwei auch um. Dann werden Leuchtdioden ihrer Vorteile so richtig ausspielen, glaubt Roland Heitz:
Die brennen nicht so schnell aus. Für kleine ländlichen, da rechnen wir mit einer Lebensdauer von 100.000 Stunden, im eingeschalteten Zustand, eine Glühlampe hat vielleicht 1000 Stunden.
Der größte Vorteil einer LED ist aber der ausgesprochen hohe gesamt Wirkungsgrad, also das, was von Strom tatsächlich in nicht umgewandelt wird. Heitz:
Bei der Glühlampe ist der Umwandlung Grad in der Gegend von fünf Prozent. Und das ist ein ganz einfaches Gesetz der Physik, da kann man nicht an Rücken. Bei einer Fluoreszenz Lampe sind es ungefähr zwischen 25 bis 28 Prozent, bei den Röhren, bei den LED es könnten wir theoretisch in der Gegend von 45 bis 60 Prozent liegen.
Zuvor aber haben die Forscher in ihren Labors noch einige Probleme zu lösen. Kosten senken, Wirkungsgrad erhöhen, das vor allen Dingen steht auf der Agenda. Und so müssen die Experten ihrer Halbleiter weiter verbessern, zum Beispiel einen Schlüsselstoff namens Galliumnitrid, der gespickt ist mit ein wenig Indium. Heitz:
Der arbeitet am besten im Ultravioletten und im Blauen, um auf ein gescheites Grün zu kommen, muss man sehr viel Indium reinbringen, und weil das nicht so richtig in das Gitter reinpasst, neigt das Indium dazu sich auszuschalten. Dann ist der Lichtgenerationsprozess im Eimer.
Der Grund: Die Indium-Atome sind relativ groß. Und sie zwischen den kleineren Gallium- und Stickstoffatomen unterzubringen ist etwa so schwierig, wie eine Melone in einen ordentlich geschichteten Stapel Orangen einzubauen. Doch sollten die Fachleute diese Schwierigkeiten überwinden, so könnten die Leuchtdioden im nächsten Jahrzehnt die Glühbirnen ersetzen. Das Ergebnis wären laut Roland Heitz eine beträchtliche Energieeinsparung:
In Amerika wird 20 Prozent der Energie für Beleuchtung ausgegeben. Und von diesen 20 Prozent könnten ungefähr zwei Drittel bis drei Viertel eingespart werden.