LED Lichtsystem FH Aachen Forschung

Das Bild zeigt den elektrodenfreien Glaskörper der Lampe, im Hintergrund die Steuerelektronik. Die dahinter stehende Technologie erlaubt es erstmals, Leuchtmittel herzustellen, die die Vorteile der LEDs mit einem warmen, behaglichen Licht verbinden. Bild: FH Aachen und Arnd Gottschalk

Wer möchte das nicht - sich in seinen eigenen vier Wänden wohlfühlen. Worte wie Behaglichkeit, Gemütlichkeit und Wärme kommen einem in den Sinn, und eine große Rolle dabei spielt das Licht. „Der Beleuchtungsmarkt wird immer stärker dominiert von LED-Lampen“, sagt Professor Dr. Holger Heuermann, FH Aachen. „Dabei empfinden viele Menschen dieses Licht als kalt und ungemütlich.“ Gemeinsam mit den Doktoranden Stephan Holtrup und Christoph Schopp sowie dem wissenschaftlichen Mitarbeiter Ulrich Gräser hat er eine Technologie entwickelt, die es erstmals erlaubt, Leuchtmittel herzustellen, die die Vorteile der LEDs mit einem warmen, behaglichen Licht verbinden.

Früher war es einfacher – da hatten die Kundinnen und Kunden eigentlich nur die Wahl, ob sie eine 60- oder 100-W-Birne in die Fassung ihrer Wohnzimmerlampe schrauben. Aber die konventionellen Glühbirnen waren echte Energiefresser, oder wissenschaftlich ausgedrückt: Der Effizienzgrad war gering (etwa 10 lm/W). Zudem hatten sie eine geringe Lebensdauer. Die Leuchtmittelhersteller brachten mit der Zeit eine ganze Reihe von innovativen Produkten auf den Markt – Halogenlampen, Gasentladungslampen (die sogenannten Energiesparlampen), LED-Lampen –, aber keine Variante vermag es, energiesparend zu sein und zugleich ein behagliches Licht abzugeben. Marktführer sind derzeit die LED-Lampen. Sie sind mit rund 100 lm/W sehr effizient, sie sind preiswert herzustellen und langlebig, aber sie geben eben auch ein Lichtspektrum ab, das viele Menschen als unangenehm empfinden. Oft werden sie als ein- oder mehrfache Punktstrahler eingesetzt, die auftretenden Schatten werden als störend wahrgenommen.

Die neue Technologie, die am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik entwickelt worden ist, basiert auf dem Prinzip der Hochdrucklampen, das auch aus Beamern oder Xenonlampen bekannt ist: Elektrischer Strom fließt durch ein Gas und ionisiert es – ein Plasma in Form eines Lichtbogens wird erzeugt. Dieses wiederum gibt Licht ab. Das Neuartige an der Entwicklung der FH-Wissenschaftler ist, dass die Elektrode und das Gas voneinander getrennt sind. „Dadurch erreichen wir eine sehr hohe Lebensdauer, weil der Verschleiß deutlich geringer ist“, so Professor Heuermann. Ein weiterer Vorteil ist, dass das neue Lichtsystem sehr effizient ist, heißt es. Die Aachener Forscher haben mit ihrem Demonstrationsmodell nach eigenen Angaben eine Ausbeute von 135 lm/W erzielt und sind damit in Bereiche vorgestoßen, die bisher den LED-Lampen vorbehalten waren. Und nicht zuletzt kann die Zusammensetzung des Gases in der Lampe so gewählt werden, dass sie ein warmes, an altbekannte Glühbirnen erinnerndes Licht abgibt.

Das neue Lichtsystem ist eines der Resultate eines dreijährigen Forschungsprojekts am Fachbereich ‚Elektrotechnik und Informationstechnik’, das im Rahmen des NRW-Programms ‚FH extra’ gefördert wurde. „Wir erzeugen das Plasma mit einer Frequenz von 2,45 GHz“, berichtet Heuermann, „bei unserem Forschungsprojekt haben wir erstmals auch andere Frequenzbereiche getestet.“ Vor allem die Ergebnisse bei 1,3 GHz seien vielversprechend, sie sollen in zukünftige Entwicklungsprojekte in den Bereichen Licht, Medizintechnik und Automotive einfließen. Die Forschungsarbeit und die Entwicklung der neuen Lichttechnologie war ein Gemeinschaftsprojekt der FH Aachen mit der Ruhr-Universität Bochum und dem Lichttechnischen Institut des Karlsruhe Institute of Technology.