Ausgangslage: LEDs in der Beleuchtung
Der Anteil von LEDs in Beleuchtungssystemen steigt seit Jahren kontinuierlich – und das aus gutem Grund. LEDs überzeugen gleich durch mehrere Eigenschaften auf einmal: Sie arbeiten mit einer hohen Effizienz, sie lassen sich sehr gut dimmen, und sie ermöglichen es, das Lichtspektrum in weiten Bereichen nahezu beliebig zu variieren.
In der Summe bedeutet das: Licht lässt sich mit LEDs deutlich gezielter und flexibler erzeugen, als es mit klassischen Lichtquellen möglich ist – von der gewünschten Helligkeit bis hin zur Zusammensetzung des Spektrums.
Ein weiterer, zunehmend wichtiger Vorteil kommt hinzu: der Verzicht auf Quecksilber. Während viele herkömmliche Lampen für ihren Betrieb auf eine Quecksilberentladung angewiesen sind, kommen LEDs ganz ohne diesen Stoff aus. Gerade mit Blick auf Umwelt und künftige Anforderungen an die Beleuchtungstechnik gewinnt dieser Punkt immer mehr an Bedeutung.
Die Herausforderung: genau definierte UV-A- und UV-B-Spektren
So vielseitig LEDs auch einsetzbar sind – manche Anwendungen stellen ganz besondere Anforderungen an das Lichtspektrum. Die Phototherapie etwa oder der Betrieb von Solarbänken kommen nicht mit beliebigem Licht aus.
Sie erfordern Strahlersysteme mit genau definierten UV-A- und UV-B-Spektren, die exakt auf den jeweiligen Zweck abgestimmt sind. Erst wenn das Spektrum stimmt, lässt sich die gewünschte Wirkung zuverlässig erzielen.
Genau hier liegt die technische Hürde. Für den UV-A-Bereich sind am Markt bereits LEDs mit ausreichender Leistung verfügbar – dieser Teil des Spektrums lässt sich also gut abdecken. Für den UV-B-Bereich hingegen sieht die Lage anders aus: Hier existieren bislang keine LEDs, die zugleich ausreichend langlebig und kostengünstig sind. Ein durchgängig LED-basiertes System scheitert damit bisher am UV-B-Anteil.
Der Lösungsansatz: LEDs und Xenon-Entladungslampen kombiniert
Statt sich auf eine einzige Technologie festzulegen, verfolgt das Forschungsprojekt einen kombinierten Weg. Ziel ist die Entwicklung eines kombinierten UV-A/UV-B-Strahlersystems, das die jeweiligen Stärken zweier Technologien zusammenführt: die Vorteile von LEDs und die von Entladungslampen auf Xenon-Basis. Beide werden zu einem neuen, durchgängig quecksilberfreien System verbunden.
Die Aufgabenteilung folgt dabei genau den vorhandenen Stärken: Die LEDs decken den UV-A-Bereich ab, in dem sie bereits heute überzeugen, während die Entladungslampen den UV-B-Bereich beisteuern – also genau jenen Bereich, der sich mit LEDs allein bislang nicht zufriedenstellend abdecken lässt.
So ergänzen sich beide Komponenten zu einem vollständigen UV-A/UV-B-Spektrum, ohne dass dafür Quecksilber nötig wäre.
Das Ergebnis: ein variierbares, großflächiges Strahlersystem
Am Ende dieser Entwicklung steht ein Strahlersystem, das gleich mehrere Anforderungen unter einen Hut bringt. Es ermöglicht eine in weiten Grenzen variierbare Spektralverteilung – das Licht lässt sich also gezielt auf die jeweilige Anwendung abstimmen, statt nur einen festen Wert liefern zu können.
Gleichzeitig ist das System so ausgelegt, dass es sich kostengünstig fertigen lässt. Und nicht zuletzt ist es auch in der Fläche stark: Selbst für großflächige Anwendungen ist ein solches System bestens geeignet.
Damit eröffnet der quecksilberfreie Ansatz eine Perspektive für genau jene Einsatzbereiche, die auf exakt definierte UV-A- und UV-B-Spektren angewiesen sind.
Projektdaten und Konsortium
Das Forschungsvorhaben wurde gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung umgesetzt.
Laufzeit: 01.10.2016 – 30.04.2019
Förderung: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Das Konsortium besteht aus:
- Berger GmbH & Co. KG
- GVB GmbH
- Fachhochschule Münster – Fachbereich Chemieingenieurwesen, Anorganische Chemie
