Neue Lampen für neue Märkte

LEDs gibt es seit Jahrzehnten, doch erst mit der Verbreitung für Flachbildfernseher drängen die LEDs als Leuchtmittel in den Massenmarkt.

So werden mittlerweile die meisten neuen TV-Geräte mit LEDs hintergrundbeleuchtet. Zwar waren anfangs die Anforderungen der Beleuchtung für die TV-LEDs noch nicht erreichbar. Erschwert wurde die Situation dadurch, dass es sich bei der Halbleiterproduktion nach wie vor um eine relativ junge, komplexe und daher investionsschwere Industrie handelt.

Um Produkte oder neue Technologien erfolgreich zu entwickeln, zu produzieren und zu optimieren, bedarf es eines grossen Erfahrungsschatzes und hohen Expertenwissens. Das gelang in den vergangenen Jahren immer besser. Bis heute haben sich diese Umstände weitestgehend relativiert: Eine Vielzahl von Komponenten und Materialien sowie der austauschbare Einsatz von Produktionsanlagen führt zu grossen Synergieeffekten entlang der Wertschöpfungskette.

Dies führte bereits zu einem starken Anstieg der Nachfrage nach dieser modernen Lichtquelle und dem entsprechenden Aufbau von Produktionskapazitäten.

Kosten runter, Qualität rauf

Das primäre Ziel der Hersteller für die kommenden Jahre ist daher einleuchtend: Die Kosten sollen nachhaltig reduziert werden, bei kontinuierlich steigender Qualität. Mithilfe des entstehenden Massenmarkts, dessen Entwicklung sich momentan abzeichnet, werden die Preise zudem weiter sinken. In dem Fall sind erodierende Preise sogar eine Notwendigkeit. Nur so werden die LED-Lampen einen Umbruch am Beleuchtungsmarkt erzielen.

Dann werden bis zum Ende dieses Jahrzehnts diese Hightech-Lampen die Glühbirnen und Energiesparlampen hinter sich gelassen haben. Zukünftig werden drei von vier Lampen ihr Licht mittels LED ausstrahlen, wie das Beratungshaus McKinsey prognostiziert.

Ausflug in die Physik

Doch was steckt eigentlich hinter den LED-Lampen? Was ist das für eine Technik, der die Marktforscher ein Umsatzvolumen von 83 Millionen Euro prophezeien? Hierzu ist ein Ausflug in die Physik nötig. Während alle bisherigen Lampen – wie etwa die gute, alte Glühbirne – «brannten», glühten oder fluoreszierten, erzeugt die Leuchtdiode ihr Licht auf Festkörperbasis. Hierfür wird ein Halbleiter mit einer elektrischen Spannung angeregt. Dies aktiviert die im Material vorhandenen Elektronen. In Folge «wandern» die Elektronen und können dann sogenannte «Löcher» (freie positive Ladungslöcher) in Halbleitermaterialien ausfüllen. Bei diesem Prozess wird elektromagnetische Strahlung frei. Diese Strahlung können wir als Licht bestimmter Wellenlängen sehen. Zusätzlich wird Wärme frei. Die Energieumwandlung findet dabei ohne Materieverbrauch oder Phasenumwandlung statt. Dadurch erreicht sie einen hervorragenden Wirkungsgrad.

Hightech im Retro-Look

Doch gerade weil es sich bei LEDs um Halbleiter handelt, gibt es einige wichtige Anforderungen vonseiten der Technologie: Da der Strom nur in eine Richtung geleitet wird, muss Gleichstrom als Stromquelle eingesetzt werden.

Der im Haushalt gebräuchliche Wechselstrom muss deshalb gleichgerichtet werden. Das geschieht in aller Regel in den Lampen durch sogenannte LED-Treiber. Diese übernehmen auch die zweite Anforderung der LED-Technik: Weil die Halbleiter selbst kaum einen Widerstand haben, muss der Strom entsprechend begrenzt werden, bevor er auf eine LED-Lampe geleitet wird. Ansonsten drohen Kurzschlüsse oder gar die Zerstörung der LED-Leuchte.

Wird die LED in sogenannten Retrofit-Lampen eingesetzt, also als Leuchtmittel in einer Fassung für Glühbirnen, kommen weitere Voraussetzungen hinzu. Für den Verbraucher sollen ja zunächst keine Probleme entstehen. Schliesslich soll der Umstieg, etwa von einer Energiesparlampe, dem Endkunden im ersten Schritt keine Nachteile bringen oder ungewohnt wirken.

Daher übernehmen viele Hersteller von LED-Lampen quasi alle Gebrauchsmerkmale der klassischen Lampentechnologie. Bauform, Lichtmenge oder die Art des Lichts: Alles wird angeglichen, um die Nutzung zu erleichtern.

Günstige Ökobilanz

Mit der neuen Technik werden dem Endkunden entscheidende Vorteile gegenüber der alten Technik weitergegeben. Hierzu zählen unter anderem die extrem lange Lebensdauer oder der signifikant niedrigere Energieverbrauch. Andere Lichttechnologien verbrauchen wesentlich mehr Energie für die gleiche Menge an Licht. Verbraucher haben heute ein grünes Bewusstsein, sie achten auf die Umwelt. Sie überlegen sich, wie sie die Umwelt schützen können. Für diese Verbraucher dürften sich LEDs zur ersten Wahl entwickeln. Denn im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln schneiden LEDs bei der CO2-Bilanz auffallend besser ab. Durch ihre extrem kompakte Bauform hat die LEDLeuchte bereits bei ihrer Herstellung eine ausgezeichnete Energiebilanz.

Die langen Lebensdauern werden ausserdem das Entsorgungsproblem, das vor allem bei Energiesparlampen aufgrund ihrer gefährlichen Inhaltsstoffe auftritt, weiter stark senken. In diesem Zusammenhang ist vor allem erwähnenswert, dass die LEDs ohne Quecksilber hergestellt und betrieben werden. Zusätzliche Vorteile bieten die besondere Art des LED-Lichts für das Wohlbefinden der Anwender. Es ist frei von ultravioletten und infraroten elektromagnetischen Strahlen. Auch kann man vorhersagen, dass die Qualität des LED-Lichts weiter verbessert wird. Künftig wird das Licht von LED-Lampen stärker dem natürlichen Licht ähneln. Die globalen Probleme des CO2-Ausstosses und des hohen Energieverbrauchs müssen umgehend angegangen werden.

Benchmark für verschiedene Bereiche

Vom heutigen Stand der Technik muss die LED-Lampe deshalb als Benchmark oder zumindest als Alternative für folgende Anwendungen in Betracht gezogen werden:

• Hotel und Gastrobetriebe
• Einzelhandel
• Innen- und Aussendekoration
• Anwendungen mit permanenter Beleuchtung, etwa Strassenlaternen

Dies gilt allgemein für die Renovierung bestehender Anlagen mit Retrofit-Produkten und insbesondere für Erst-Installationen. Smarte Lampe für ein smartes Heim Im TV-Gerät sind LEDs bereits voll in die Elektronik integriert, mit komplexeren Steuerungen versehen und Teil eines «intelligenten» Gesamtsystems. Als elektronische Komponente ist die LED-Lampe auch in klassische Beleuchtungsanwendungen integrierbar und bietet neue Eigenschaften und damit Gestaltungsmöglichkeiten: Etwa intelligente Strassenleuchten, die miteinander kommunizieren können. Für den Sicherheits markt sind Lösungen denkbar, wie die Integration von Beleuchtung in Sicherheits- und Überwachungssysteme.

Im Bereich des Gebäudemanagements, beispielsweise im Smart Home, kann Licht an persönliche Stimmungen angepasst werden. Über die Chips, die in vielen LED-Leuchten bereits verbaut sind, kann das Licht hierfür über Apps auf Smartphones und Tablets geregelt werden. Dabei lassen sich die LEDLampen auch ohne Zeitverzögerung dimmen. In Sensoren für Helligkeit eingebaut, schalten sie sich ein oder aus, je nach vorhandener Lichtmenge. In diesen Bereichen sind in den nächsten Jahren spannende Kundeninnovationen mit neuen Produkten und Lösungen zu erwarten, was dem Fachhandel Türen zu neuen Märkten öffnen wird.