Ausgangslage: LEDs in der Lichtwerbung
Farbige LEDs werden seit vielen Jahren in Lichtwerbesystemen eingesetzt und haben sich dort als Lichtquelle fest etabliert. Eine grundsätzliche Einschränkung liegt jedoch in ihrer Funktionsweise: Eine einfarbige LED bedient immer nur eine einzelne Lichtfarbe. Soll ein und dasselbe System unterschiedliche Farben darstellen, kommen RGB-LEDs zum Einsatz, mit denen sich durch das Zusammenspiel der drei Grundfarben grundsätzlich jede beliebige Lichtfarbe erzeugen lässt.
So flexibel dieser Ansatz ist – auf großen Flächen stößt er an seine Grenzen. Um über die gesamte Fläche hinweg einen gleichmäßigen und vor allem einen über die Zeit stabilen Farbeindruck zu erreichen, ist ein hoher technischer Aufwand erforderlich. Genau dieser Aufwand ist der Punkt, an dem heutige Lösungen teuer und aufwendig werden.
Das Problem bestehender Lösungen
Eine andere, ebenfalls bewährte Lösung ist die Verwendung von Weißlicht-LEDs in Kombination mit Farbfiltern, beispielsweise in Form von Folien. Hier erzeugt die LED weißes Licht, aus dem der Filter anschließend die gewünschte Farbe „herausfiltert“.
Der entscheidende Nachteil dieses Konzepts ist physikalisch bedingt: Der größte Teil des ursprünglich erzeugten Lichts wird von den Filtern absorbiert, anstatt genutzt zu werden. Was als sichtbare Farbe übrig bleibt, ist nur ein Bruchteil des eingesetzten Lichts. In der Folge sinkt die Energieeffizienz des gesamten Systems deutlich – Energie wird aufgewendet, um Licht zu erzeugen, das anschließend wieder weggefiltert wird.
Der Lösungsansatz: strahlungskonvertierende Keramikfolien
Genau an dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt an. Entwickelt wird ein Strahlersystem aus nah-UV emittierenden LEDs, bei dem an die Stelle der bisherigen Farbfilter eine Keramikfolie tritt.
Der entscheidende Unterschied liegt im Wirkprinzip dieser Folie: Sie arbeitet nicht als Farbfilter, der vorhandenes Licht reduziert, sondern als strahlungskonvertierendes Bauteil. Die Keramikfolie wird durch die UV-Strahlung der LEDs angeregt und emittiert daraufhin selbst rotes, grünes und blaues Licht. Statt Licht zu verlieren, wird die eingestrahlte UV-Energie also in sichtbares Farblicht umgewandelt – das ist der grundlegende Hebel für die angestrebte höhere Effizienz und die definierten Farbpunkte.
Ein Bauteil, mehrere Funktionen
Das Ergebnis dieser Entwicklung ist ein Bauteil, das mehrere Aufgaben in sich vereint:
- Strahlungskonvertieren – Umwandlung der UV-Strahlung in sichtbares, farbiges Licht
- Lichtstreuen – Verteilung des Lichts für einen gleichmäßigen Eindruck
- Schutz vor äußeren Einflüssen – das Bauteil schützt zugleich gegen Umwelteinwirkungen
Hinzu kommt ein praktischer Vorteil für den Einsatz: Das Bauteil lässt sich in beliebigen Geometrien ausführen und ist damit nicht auf bestimmte Formen oder Flächen festgelegt.
Anwendungsfelder
Auf Basis dieses Systems lassen sich energieeffiziente Lösungen für unterschiedliche Bereiche aufbauen. Im Fokus stehen:
- Lichtwerbesysteme
- Innenraumbeleuchtung
- Bildverarbeitung
Projektdaten und Konsortium
Projektlaufzeit: 01.04.2020 – 30.11.2022
Förderung: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Das Forschungskonsortium besteht aus:
- Berger GmbH & Co. KG
- FH Münster University of Applied Sciences – Fachbereich Chemieingenieurwesen, Labor für Materialwissenschaften
- Forschungsinstitut für Anorganische Werkstoffe Glas/Keramik GmbH
- Tailorlux GmbH
