Licht der Zukunft

von Jörg Möbius

 

Leuchtdioden (LED: Light Emitting Diode) sind Halbleiter-Bauelemente. Fließt Strom in Durchlassrichtung, wird Licht abgestrahlt. LED benötigen im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln deutlich weniger elektrische Leistung für die gleiche Lichtmenge, aber stets ein Vorschaltgerät. Im Gegensatz zur LED selbst kann sich das stark erwärmen. Bei weißen LED lassen sich derzeit etwa 80 Lumen pro Watt erzielen (Tabelle). So ersetzt beispielsweise eine 4-Watt-LED eine Glühlampe mit 20 W Stromaufnahme.

 

 

Farbige Anzeigen an Radios, Fernsehern, Kameras oder im Armaturenbrett von Autos waren neben Uhren mit Digitalanzeige die ersten kommerziellen Anwendungen vor über 20 Jahren. Damals konnten noch keine weiß leuchtenden Dioden hergestellt werden. Inzwischen ist die Entwicklung weit fortgeschritten, mit verschiedenen Halbleitermaterialien und mit eingebrachten Fremdatomen können fast alle gewünschten Licht-Wellenlängen erzeugt werden. Auch die Leuchtkraft der in einen Metallsockel eingebrachten Halbleiterkristalle wird immer weiter gesteigert.

 

LED sind völlig unempfindlich gegen Erschütterungen und Schocks, Staub, Nässe und Kälte. Herausragend ist ihre Lebensdauer von einigen Zehntausend bis 100.000 Stunden, das entspricht rund 11,5 Jahren Dauerbetrieb. Entweder sind sie in einem Gehäuse, durch einen Glaskolben oder durch Vergießen mit farbloser Plastikmasse geschützt.

 

Anders als Energiesparlampen müssen LED-Lampen nicht im Sondermüll entsorgt werden. Sie enthalten im Gegensatz zu Energiesparlampen keine gesundheits- oder umweltschädlichen Stoffe wie Quecksilber und können deshalb bedenkenlos beim Elektroschrott der Kommunen abgegeben werden. Bei einer Lebensdauer von bis 25 Jahren verursachen LED ohnehin sehr wenig Abfall.

 

Allerdings gibt es auch noch etliche Probleme zu lösen. Bedenklich ist das Lichtflimmern der LED. Das können die Augen zwar nicht mehr wahrnehmen, doch im Gehirn kommen diese Pulse an. Außerdem ist die Elektrosmogbelastung bei allen getesteten Lampen sehr hoch. Manche überschreiten die TCO-Norm, die für Computermonitore erlaubt ist, um mehr als das Zehnfache. Öko-Test empfiehlt daher, LED nicht in Schreib- oder Nachttischlampen einzuschrauben und hier besser auf Halogenlampen zu setzen.

 

 

Transportable Lampen sind längst eine Domäne von LED geworden. Taschenlampen mit LED sind zwar teurer als mit einfachen Glühlampen. Aber sie leuchten heller und die Batterien halten ein vielfaches länger. Auch die bekannten Maglite-Stablampen gibt es inzwischen mit einer Hochleistungs-LED. Damit lassen sie sich ähnlich gut fokussieren wie die Halogen- oder Krypton-Birnchen. Schon länger bieten Hersteller von Zubehör Umrüst-Sets für die Maglite-Stablampen an. Sie verwenden meist mehrere LED. Damit geht die Möglichkeit, einen Punktlicht-Strahl zu fokussieren, verloren. Aber das Flutlicht ist deutlich heller als mit den Halogen- oder Krypton-Birnchen. Dazu kommt die deutlich längere Lebensdauer der Batterien oder Akkus.

 

Bei Stirnlampen kommt es besonders auf geringes Gewicht an. Da mit weniger oder kleineren Batterien und LED eine längere Leuchtdauer als mit herkömmlichen Glühlampen möglich ist, gibt es nur noch im untersten Preissegment Stirnlampen mit herkömmlichen Glühlampen.

 

 

Der Phantasie bei der Gestaltung von Tagfahr- und Rücklichtern bei PKW sind kaum noch Grenzen gesetzt, die flexible Anordnung von LED macht es möglich. Auch hier bieten neben dem optischen Aspekt der geringere Stromverbrauch (je Kennzeichen- und Schlussleuchte reichen 1 Watt) und die Langlebigkeit der neuen Lichtquellen Vorteile. Sie halten das ganze Fahrzeugleben. Wer sein Auto noch einige Jahre fahren will, sollte beim nächsten Glühlampendefekt auch die moderne Alternative mit ins Kalkül ziehen. Arbeitsscheinwerfer mit LED sind stark im kommen. Hella beispielsweise bietet seit 2009 LED-Scheinwerfer an. Die Ausleuchtung ist sehr gleichmäßig und entspricht mit 6.000 Grad Kelvin dem Tageslicht. Sie sind für Multivoltage von 9 bis 33 Volt ausgelegt. Scheinwerfer mit dieser Technik gibt es in runder, ovaler oder rechteckiger Form. In ihnen sind zwei, vier, sechs oder mehr LED gebündelt. Ihre Abmessungen entsprechen denen von Halogen- oder Xenon-Scheinwerfern, können aber auch größer sein: Erhältlich sind derzeit schon LED-Balken mit zweimal fünfzig LED. Sie bieten 18.200 Lumen bei einer Leistung von 300 Watt.

 

Noch ist die Haus- und Hofbeleuchtung mit LED nicht etabliert. Aber mit zunehmender Nachfrage und damit Massenproduktion dürften die Preise schnell sinken und diese Art der Lichtquelle auch diesen Anwendungsbereich breit erobern. Die Vorteile - geringer Stromverbrauch und keine Erwärmung der Lichtquelle - entsprechen den der Arbeitsscheinwerfer. In Lägern und Scheunen könnten das sich erwärmende Vorschaltgerät und Leuchtmittel räumlich getrennt montiert werden.

 

Im Fachhandel und auf Baumärkten werden zunehmend LED-Leuchtmitteln angeboten. So die neue Parathom Pro Classic A75 Advanced von Osram. Sie ist der attraktive LED-Ersatz für die herkömmliche 75 Watt Glühlampe. Mit ihrer Lichtleistung von 1.055 Lumen bei 14 Watt Stromverbrauch übertrifft sie die Helligkeit der 75 Watt Glühlampe und spart gleichzeitig über 80 % an Energie im Vergleich dieser ein. Die Classic A75 Advanced leuchtet in der Lichtfarbe der herkömmlichen Glühlampe. Ein weiteres Extra: sie ist stufenlos dimmbar, was momentan nicht mit allen LED (Vorschaltgerät!) möglich ist. Beachtlich ist der Abstrahlwinkel von 340°. Die LED sind auf Flächen rund um die Lampe verteilt und leuchten damit nicht mehr nur in eine, sondern in alle Richtungen. Zu kaufen gibt es die Lampe im Fachhandel seit Anfang 2012 für circa 50 Euro, unverbindliche Preisempfehlung. Der Anschaffungspreis rechnet sich durch die eingesparten Stromkosten bereits nach drei Jahren, so der Hersteller.

 

Soll beispielsweise der Hausflur ganztägig beleuchtet werden, ist eine LED-Umrüstung sinnvoll. Wird dagegen die Kellertreppe nur drei Mal am Tag fünf Minuten angeschaltet, reichen weiterhin die (kostengünstigen) Glühlampen.

 

Für Standard-Leuchtstofflampen gibt es gute Tauschmöglichkeiten, beispielsweise von H + L oder der agrel GmbH. Bei der stalLED von H + L sind auf einem Aluminiumträgerprofil von 150 cm Länge und 6,5 cm Breite 450 LEDs gleichmäßig verteilt. Die LEDs sind mit einem Kunststoffharz umgossen, ein effektiver Schutz gegen Schmutz, Stallgase und Reinigungswasser. Die Leitungsquerschnitte sind so dimensioniert, dass fünf Lampen hintereinander gehängt mit 24 V-Spannung versorgt werden. Wegen der Gleichspannung ist die Lichtemission schwingungsfrei (kein nieder- oder hochfrequentes Flackern).

 

 

In Berlin und Pirna (Sachsen) wurden erste Straßenlampen mit LED in Betrieb genommen. In der Bundeshauptstadt ist es ein Test gemeinsam mit dem Hersteller Hella, der Freistaat will die Kommunen schon bei der Umrüstung unterstützen.

 

Neu für die Straßenbeleuchtung ist die Toshiba Enroad mit 9.000 Lumen. Der Leuchtkörper liefert helles, weißes Licht (5.000 Kelvin), das Passanten ein angenehmes Sicherheitsgefühl gibt. Der Lichtkegel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung von Straße und Fußweg. Das Roadlight entspricht der Beleuchtungsklasse ME3c gemäß der europaweiten Norm DIN EN 13201 und gewährleistet somit eine vorschriftsgemäße Ausleuchtung selbst von dicht befahrenen Verkehrsstraßen.

 

Von Krinner gibt es Lampen, die mit Solarmodul und Akku auch netzferne Bereiche beleuchten können. Im 3,6 m langen Mast der StreetSun ist ein LED-Leuchtkörper integriert, oben schräg das Solarmodul montiert. Noch entspricht ihre Leuchtkraft erst den DIN-Anforderungen für Fußgänger- und Radfahrbereiche, Schulhöfe usw., aber der Hersteller arbeitet an leistungsstärkeren Versionen.

 

 

Für die Grundausleuchtung Ställen, wo weniger eine gerichtete Abstrahlung wie bei Straßenlampen, sondern eine Rundum-Beleuchtung wie von Glühlampen gewünscht ist, reichen die momentanen Angebote der Elektro-Industrie noch nicht. Wie die oben aufgeführten Beispiele zeigen, gibt es die technischen Lösungen für eine Abstrahlung über 300 Grad beim Glühlampenersatz noch nicht lange. Allerdings dürfte es nur eine Frage der Zeit sein, bis auch Ställe oder Industriehallen komplett mit LED beleuchtet werden können.

 

Fazit

 

Der Siegeszug der LED-Scheinwerfer dürfte nicht mehr aufzuhalten sein: Denn trotz derzeit noch höherer Gestehungskosten als bei vergleichbaren Halogen- oder Xenonscheinwerfern vereinigen sie viele Pluspunkte auf sich: höchste Robustheit, geringer Stromverbrauch bei hoher Leistung und die Wartungsfreiheit sowie eine bisher unerreichte Lebensdauer von mehreren zehntausend Stunden senken die Kosten erheblich.