Physik

Licht aus Halbleitern ist fürs Wohnzimmer noch zu teuer

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Rolf H. Latusseck

Foto: KPA

Australien will die Glühbirne verbieten. Damit sollen Energie eingespart und der Ausstoß von Kohlendioxid vermindert werden. Doch warum favorisiert das Land nicht gleich den neuesten Stand der Technik, die Licht emittierenden Dioden oder Leuchtdioden?

Diese abgekürzt als LED bezeichneten Lichtspender werden bereits auf vielen Gebieten eingesetzt und weltweit in Forschungsprogrammen weiterentwickelt.

Energiesparlampen sind im Prinzip nichts anderes als Miniaturversionen der großen Leuchtstoffröhren. Sie strahlen etwa 65 Prozent der eingesetzten Energie in Form von Licht ab.

"Was die Effizienz angeht, ist die Leuchtstoffröhre bisher ungeschlagen", sagt Peter Schreiber vom Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik in Jena. Bei der konventionellen Glühbirne sind es nur maximal zwölf Prozent, der Rest geht als Wärme verloren. Das bedeutet, bei gleichem Stromverbrauch ist die Energiesparlampe deutlich heller oder anders herum: Die Energiesparlampe braucht wesentlich weniger Strom, um die gleiche Helligkeit zu erzeugen wie die inzwischen 127 Jahre alte Glühbirne.

Außerdem bringen Energiesparlampen es auf eine Lebensdauer von mindestens 6000 Betriebsstunden, Glühbirnen schaffen durchschnittlich gerade einmal 1000. Der Grund dafür ist die hohe Betriebstemperatur. Die Glühwendel aus Wolfram wird auf etwa 2500 Grad erhitzt, damit sie nennenswert Licht im sichtbaren Bereich abgibt. Bei dieser Temperatur verdampft permanent etwas Metall von der Wendel. Nach Hunderten von Stunden ist sie an irgendeiner Stelle so dünn, dass sie reißt. Die Glühbirne ist durchgebrannt.

Halogenglühlampen kommen auf deutlich bessere Werte als Glühbirnen, obwohl beide zur Kategorie der Temperaturstrahler zählen. Sie leben mit 2000 bis 4000 Betriebsstunden wesentlich länger, und bei ihrer höheren Betriebstemperatur von 3000 Grad steigt die Lichtausbeute auf 23 Prozent.

Bei Halogenlampen ist der Kolben mit gasförmigem Jod oder Brom gefüllt. Dadurch verdampft weniger Metall von der Glühwendel, und trotz höherer Temperatur brennt sie nicht so schnell durch. Leuchtdioden arbeiten nach einem völlig anderen Prinzip. Allerdings entsteht auch dabei Wärme, sodass weiße Leuchtdioden nur 41 Prozent der hineingesteckten Energie als sichtbares Licht wieder abgeben. Gemessen an der Effizienz stehen diese LEDs damit etwa in der Mitte zwischen Energiesparlampen und Halogenglühlampen. Unübertroffen ist jedoch ihre Lebensdauer von 100 000 Betriebsstunden, an die keine andere Lichtquelle auch nur annähernd herankommt.

"Leuchtdioden sind aber in vieler Hinsicht noch nicht reif genug", sagt Andreas Timinger von der Firma OEC in München. "Sie werden allerdings immer besser." Dabei bezieht sich der promovierte Physiker speziell auf die weißes Licht erzeugenden Dioden: "Wenn Sie nur wenig Licht benötigen, sind die LEDs von Vorteil. Brauchen Sie jedoch viel Licht, dann ist der Preis sehr schnell nicht mehr attraktiv. Weiße LEDs sind viel teurer als Energiesparlampen." OEC versteht sich als Dienstleister und berät Industriekunden zu optischem Design. In elektrischen und elektronischen Geräten sind Leuchtdioden schon seit Jahrzehnten zu finden.

Sie wurden zuerst als kleine, rot leuchtende Kontrollleuchten eingebaut. Später kamen auch grüne Leuchten dazu, dann blaue. Auch alles, was an einem Handy leuchtet, einschließlich des großen Displays, sind LEDs. Dasselbe gilt für die beleuchteten Anzeigen im Armaturenbrett eines modernen Autos. Auch Blinker und Bremsleuchten sind vielfach schon Dioden. Auch in Taschenlampen werden Leuchtdioden eingebaut, denn sie verbrauchen nur wenig Strom.

Bunte LED-Werbebanden, die auf etlichen Dutzend Quadratmetern bewegte Bilder zeigen, sind keine Seltenheit mehr. Nur Dioden, die ein normales Büro oder Wohnzimmer in weißes Licht tauchen, gibt es noch nicht für den Privatgebrauch. "LEDs können die bestehenden Systeme nicht so einfach ersetzten, wie Energiesparlampen die Glühbirne ablösen", sagt Timinger. "Sie stellen ein völlig neues Produkt dar." Sie besaßen lange Zeit keine Fassung, mit der sie wie eine Glühbirne in eine Lampe eingeschraubt werden. Jetzt entwickelt die Firma Pharox eine solche LED mit erstaunlicher Ähnlichkeit zu einer normalen Glühbirne. Sie sollen etwa 30 Euro kosten.

In jedem Fall brauchen LEDs eine Elektronik, die sie ansteuert, und bei großen Anlagen muss die entstehende Wärme abgeleitet werden, damit sie nicht überhitzen. "Ich könnte mir vorstellen, dass es innerhalb der kommenden zwei Jahre Schreibtischleuchten auf LED-Basis geben wird", sagt Timinger. Eine komplette Büro- oder Zimmerbeleuchtung mit diesem System in absehbarer Zeit aber hält er für sehr unwahrscheinlich.