Die LED ist selber ein Halbleiterelement, auf das eine spezielle Substanz aufgebracht wird. Fliesst Strom hindurch, leuchtet diese Substanz. Je nach deren Zusammensetzung variiert die Lichtfarbe. Typisch sind rote, gelbe oder grüne LEDs. Deshalb wurden sie zu Beginn gern als Signalleuchten für Geräte verwendet, eine Funktion, die sie auch heute noch innehaben. An einen Einsatz in Frontlichtern, Lichtsignalen oder gar für die Beleuchtung von Räumen war damals noch nicht zu denken. Zum einen waren die ersten LEDs relativ schwach, sehr ineffizient und gingen zum Teil schon nach 100 Stunden kaputt, zum anderen gab es keine Möglichkeit, mit ihnen weisses Licht zu erzeugen – eine Grundvoraussetzung für den Einsatz im Wohn- oder Bürobereich.

Heutige LEDs hingegen sind sehr langlebig und hocheffizient. Ein Vergleich: Während eine normale Glühbirne eine Lichtausbeute von 10 bis 15 Lumen pro Watt erreicht, schafft eine Stromsparlampe 80 und eine LED bis zu 150 Lumen pro Watt. Die Lichtausbeute, gemessen am Stromverbrauch, ist bei den LEDs also um ein Vielfaches besser als bei einer klassischen Glühbirne. Und während eine Glühbirne rund 1000 Stunden leuchtet, bringen es moderne LEDs laut Herstellern auf bis zu 100'000 Stunden. Dies hängt zwar stark von der jeweiligen Qualität der Lampe ab, 25'000 bis 50 000 Stunden sind jedoch sicher ein realistischer Wert.

«Wenn ich mir heute eine LED-Lampe kaufe, wird sie mich wahrscheinlich überleben», sagt Claudia Wickleder, 48, Professorin am Institut für anorganische Chemie der Universität Siegen in Deutschland. Die Wissenschaftlerin beschäftigt sich schon seit langem mit LEDs, vor allem mit den Materialien, die es ermöglichen, mit den Dioden Licht in ganz verschiedenen Farben zu erzeugen. Weisses Licht beispielsweise entsteht durch die Beschichtung einer blau leuchtenden LED mit einem speziellen gelben Stoff, der durch die blaue LED zum Leuchten gebracht wird. Aus der Kombination der gelben und blauen Strahlung entsteht weisses Licht. In der Fachwelt werden solcherart beschichtete LEDs «PC-LEDs» genannt, wobei PC für «phosphor-coated» – phosphorummantelt – steht. Bei sehr grossen Beleuchtungskörpern ist es auch möglich, ohne Beschichtung auszukommen. Für solche Anwendungen werden blaue, rote und grüne LEDs so gemischt, dass am Schluss weisses Licht resultiert. Zu finden sind solche LED-Leuchten beispielsweise an modernen Zügen.

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Aufgrund ihrer Langlebigkeit und ihrer hohen Lichtausbeute gelten LEDs als Beleuchtung der Zukunft und dürften die heute üblichen Sparlampen bald ersetzen (siehe Artikel zum Thema). «Ich gehe davon aus, dass die LEDs in fünf Jahren auch im Wohnbereich Alltag sein werden», sagt LED-Spezialistin Wickleder. Ganz ähnlich sieht es der Münchner Designer Konstantin Grcic, der mit dem Modell «Hypersky» bereits eine spezielle LED-Beleuchtung entworfen hat: «Die Energiesparlampen sind nur ein Übergangsmodell», sagte er der «Süddeutschen Zeitung».

Die Verkaufszahlen von LEDs zeigen schon heute, dass ihnen die Zukunft gehört: Im Jahr 2008 wurden auf dem weltweiten Beleuchtungsmarkt, der ein Volumen von zirka 65 Milliarden Franken hat, bereits rund sechs Milliarden mit LED-Produkten umgesetzt. Prognosen gehen davon aus, dass es 2012 bereits 17 Milliarden sein werden.

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Neben den Marktleadern im Beleuchtungsbereich wie Philips, Osram und General Electric mischen in diesem Zukunftsmarkt auch Namen aus der Unterhaltungselektronik wie Toshiba, Sharp, Panasonic oder Samsung mit, die aufgrund des langjährigen Einsatzes von LEDs in ihren Geräten über Know-how verfügen. Die LEDs revolutionieren also neben der Technik auch den Markt.

«Setzen sich die LEDs breit durch, hat das positive Auswirkungen auf den weltweiten Energieverbrauch, denn rund 19 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs gehen auf Kosten der Beleuchtung», sagt Felix Meier, Leiter Konsum und Wirtschaft beim WWF. Könnten 50 Prozent des Lichts mit LEDs erzeugt werden, was durchaus realistisch sei, liessen sich so viel CO2-Emissionen einsparen, wie 20 Millionen Autos pro Jahr ausstossen. Damit es so weit kommt, braucht es drei Dinge: Die Preise für LEDs müssen sinken, die Lichtfarben müssen verbessert werden, und die Konsumenten müssen sich an ganz neue Beleuchtungskonzepte gewöhnen.

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Während die Preise mit der zunehmenden Menge produzierter LEDs sinken werden, ist für die Verbesserung der Lichtfarbe noch Arbeit nötig: «Künftige weiss leuchtende PC-LEDs werden mit mehreren Stoffen beschichtet sein, die in verschiedenen Farben leuchten», sagt Professorin Wickleder. Durch gezielte Kombinationen könne die Lichtfarbe variiert und die Qualität verbessert werden. Um das Ziel zu erreichen, brauche es aber erst neue Leuchtstoffe für die Beschichtung, die vor allem im langwelligen Bereich von Grün bis Rot bessere Eigenschaften haben. Kommt hinzu, dass die Beschichtungsmaterialien so lange halten müssen wie die LED selber, sonst besteht das Risiko, dass sich der Farbton der Lampe mit der Zeit verändert. Und die Herstellung der Beschichtungen sollte aus energetischen Gründen bei nicht zu hohen Temperaturen möglich sein. «Derzeit gibt es leider noch keine Leuchtstoffe, die all diesen Anforderungen genügen würden», erklärt Claudia Wickleder.

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Bis Forscherinnen wie sie die passende Stoffkombination gefunden haben, bleibt zumindest noch ausreichend Zeit, um das Umdenken bei den Konsumenten zu fördern. Noch beleuchten wir unsere Wohnräume in der Regel mit klassischen Lampen, die mit einer Glüh- oder Stromsparbirne ausgerüstet sind. Zwar sind auch solche Birnen bereits mit einer Bestückung aus mehreren LEDs erhältlich, doch die Zukunft sieht völlig anders aus: Die LED-Technik ermöglicht es, mit flächigem Licht zu arbeiten. Die klassischen Lampen werden teilweise verschwinden und die Beleuchtung zu einem Teil des Raums oder der Möblierung werden. So könnten Lichtdecken oder Lichtwände für eine Grundbeleuchtung sorgen, die sich in Farbe und Helligkeit verändern liesse. Denkbar sind auch Möbel mit grossflächig integrierter LED-Beleuchtung oder leuchtende Raumteiler.

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Selbst wenn es im Wohnbereich mit den LEDs noch nicht richtig vorwärtsgeht, halten die langlebigen Stromsparlampen überall dort schon langsam Einzug, wo die Lichtfarbe weniger entscheidend ist oder Farben gefragt sind, die sich mit LED problemlos erzeugen lassen. So sind im neuen Einkaufszentrum Stücki, das vor rund einem Jahr in Basel eröffnet wurde, bereits zirka 22'000 LED-Lampen im Einsatz.

Getestet wird auch die Verwendung von LED-Lampen zur Strassenbeleuchtung. In den Kantonen St. Gallen und Zürich laufen Versuche mit LED-Laternen in kleineren Gemeinden. Zwar liegen die Anschaffungskosten höher als bei den heutigen Natriumdampflampen. Dafür benötigt die neue Beleuchtung weniger Strom, und LED-Lampen müssen oft erst nach Jahrzehnten ersetzt werden. Gerade bei Aussenbeleuchtungen kommt ein weiterer Vorteil der LEDs hinzu: Da ihr Licht nicht breit gestreut wird, stören sie Umwelt und Anwohner weniger durch Lichtsmog.

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Organische LED: Nach zwei Jahren ist fertig

Neben den klassischen LEDs und den sogenannten PC-LEDs wird derzeit auch viel von OLEDs gesprochen, wobei das O für «organic» steht. Statt anorganischer Stoffe wie in den klassischen LEDs kommen in den OLEDs organische Materialien als Leuchtmittel zum Einsatz. Durch die speziellen Eigenschaften dieser Materialien ermöglichen OLEDs einen grossen Kontrast und starke Farben. Zudem sind sie teilweise biegbar.

Eigenschaften, die sie besonders geeignet für den Einsatz als Bildschirmbeleuchtung bei Handys und ähnlichen Kleingeräten machen würden. Der Grund, wieso sie hier noch nicht eingesetzt werden: Sie halten derzeit maximal zwei Jahre, danach ist die Leuchtwirkung der organischen Materialien erschöpft. Ob Leuchtstoffe gefunden werden, die eine wesentlich längere Lebensdauer haben, halten Spezialisten eher für fraglich. Nur dann wäre es jedoch sinnvoll, die OLED auch im Beleuchtungsbereich einzusetzen.

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Quelle: Stock-Kollektion colourbox.com

Sie sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken: LEDs stecken in Flachbildschirmen, Stereoanlagen, Velos oder Verkehrssignalen. Zu finden sind die modernen Lichter inzwischen gar in Scheinwerfern von Luxusautos. Relativ neu hingegen ist die Nutzung der rund einen Zentimeter hohen und fünf Millimeter breiten Dioden als Beleuchtung im Wohnbereich.

Die Geschichte der «light emitting diode» (kurz LED) reicht bereits einige Jahrzehnte zurück. Wer sie erfunden hat, ist nicht völlig klar. Einigen Quellen zufolge soll es bereits in den fünfziger Jahren erste Versuche im militärischen Bereich gegeben haben. Andere nennen den amerikanischen Wissenschaftler Nick Holonyak als Erfinder. Er hatte 1962 vermutlich als Erster rot leuchtende Dioden entwickelt. Möglich wurde der Bau von LEDs durch die damaligen Fortschritte in der Halbleitertechnik, die heute in jedem elektronischen Gerät im Einsatz ist.

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