Licht der Zukunft

Klein und robust

Die Glühbirne bekommt immer mehr Konkurrenz: Nicht nur Kompaktleuchtstofflampen (die derzeit am meisten verbreitete Form von Energiesparlampen) machen dem leuchtenden Platzhirschen seinen Rang als Lichtquelle Nummer Eins streitig – auch Leuchtdioden (LEDs, von Light Emitting Diodes) erobern inzwischen eine neue Anwendung nach der anderen.  Bekannte Beispiele sind die Leuchten an Fahrzeugen (Blinker, Bremslicht, Tagfahrlicht, seit neuestem sogar das Abblend- und Fernlicht), Fahrrädern (Vorder- und Rücklicht) und in Ampeln. Aber auch in Taschenlampen und Leuchten für Wohnungen oder Büros sorgen sie für Helligkeit. Bisher kannte man die LEDs vor allem als Signallampen in elektronischen Geräten. Sie sind klein, robust und ausgesprochen effizient.

Drahtlos gut

In einer Glühbirne wird ein Draht durch elektrischen Strom so sehr erhitzt, dass er glüht und ein breites Spektrum von Farben aussendet, das uns je nach Temperatur gelb bis grellweiß erscheint. Außerdem sendet die Glühlampe noch reichlich unsichtbare Wärmestrahlung aus. In LEDs gibt es keinen Draht: Sie bestehen aus einem Halbleitermaterial – aber nicht aus Silizium wie Computerchips, sondern aus chemischen Verbindungen, die meist das Element Gallium enthalten. Fließt ein Strom durch eine LED, gelangen seine energiereichen Elektronen innerhalb einer schmalen Schicht auf ein tieferes Energieniveau und geben dabei ein Lichtteilchen (Photon) ab. Im Gegensatz zur Glühbirne senden sie aber – je nach dem Halbleitermaterial, aus dem sie bestehen – nur eine bestimmte Wellenlänge aus, so dass uns ihr Licht in genau dieser Farbe erscheint. LEDs gibt es heute in allen Farben, wobei effiziente blaue Leuchtdioden erst in den 90er-Jahren entwickelt wurden.

Weiße Leuchtdioden

Und wie wird das Licht dann gewohnt weiß? Hier gibt es zwei Möglichkeiten: Kombiniert man mehrere einfarbige LEDs (etwa rote, grüne und blaue), so entsteht weißes Licht. Oder man nimmt eine blaue LED und beschichtet sie mit einem Leuchtstoff. Dieser absorbiert einen Teil der blauen Lichtteilchen und sendet neue Photonen aus, die weniger Energie haben und einen gelben Farbeindruck erzeugen. So entsteht ein Gemisch von zwei Farben, das dem Auge wieder weiß erscheint.  Erst nachdem blaue LEDs entwickelt worden waren, ließen sich weiße LEDs nach diesem Prinzip in Massen herstellen und als Glühbirnen-Ersatz verwenden. Je nach den eingesetzten Leuchtstoffen erscheint das LED-Weiß „kalt“, „warm“ oder ähnlich wie das Tageslicht. Dennoch kommt ihr charakteristisches Licht manchen Menschen immer noch unnatürlich vor.

LEDs im Vergleich

LEDs sind wesentlich effizienter als Glühbirnen, bei denen nur etwa fünf Prozent der Energie für die Lichterzeugung verwendet werden – der Rest geht als Wärme verloren. Die kleinen Leuchtdioden nutzen die Energie etwa zehn Mal so gut und setzen rund die Hälfte in Licht um. Das macht sie auch deutlich effizienter als Halogenlampen, die auf rund zehn Prozent Ausbeute kommen. Zudem haben LEDs eine wesentlich höhere Lebensdauer: Sie gehen nicht plötzlich kaputt, sondern werden allmählich schwächer. Es dauert bis zu 50.000 Stunden, bevor ihre Leuchtkraft auf rund 70 Prozent abgefallen ist. Glühbirnen gehen dagegen schlagartig nach rund 1.000 Stunden kaputt, während Halogenlampen 2.000 bis 3.000 Stunden halten, bevor ihr Glühdraht durchbrennt. Die heute weit verbreiteten Kompaktleuchtstofflampen kommen je nach Typ auf eine Lebensdauer von 3.000 bis 15.000 Stunden. Sie sind rund fünf Mal effizienter als Glühbirnen, aber nur halb so energiesparend wie LEDs.