Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

Leuchtdioden (LED) - das Licht der Zukunft

LED - Revolution der Halbleiterlichtquellen

Herkömmliche Glühlampen sind immer noch eine weit verbreitete Lichtquelle, da ihr Licht vom Menschen als angenehm empfunden wird. Sie wandeln aber nur fünf Prozent der eingesetzten Energie tatsächlich in Licht um - 95 Prozent der Energie gehen als Wärme verloren. Die heute alternativ eingesetzten Energiesparlampen bieten zwar einen besseren Wirkungsgrad, aber das Licht wird oft als weniger angenehm empfunden. Weiterhin benötigen sie ein vergleichsweise großes Bauvolumen.

In den letzten Jahren war die Forschung an den Halbleiterlichtquellen dominiert von Effizienz- und Helligkeitssteigerungen der Komponenten. So ist es gelungen, die Lichtleistung von LEDs in nur drei Jahren zu verdreifachen. Durch diese enormen Fortschritte konnte eine Vielfalt von Anwendungsfeldern erobert werden. So kommt heute kein Mobiltelefon ohne die winzigen Lichtquellen aus. Dem Einsatz in der Innenbeleuchtung im Automobil folgte schrittweise auch die Verwendung im Außenbereich, angefangen von den Bremsleuchten bis hin zu Frontscheinwerfern basierend auf weißen LEDs. Für die Automobilindustrie bieten neue LED-Systeme aber auch weiterhin ein enormes Innovationspotenzial. Kamera- oder sensorunterstützte, intelligente Beleuchtungssysteme sehen tiefer in die Nacht, reagieren intelligent auf Kurvenfahrten, führen das Licht mit oder passen die Beleuchtungsstärke gezielt an die Verkehrs- und Wettersituation an. Die Vision des völlig blendfreien Fernlichts als Teil eines integralen Fahrzeug-Sicherheitskonzepts wird greifbar.

 Der derzeitige Mega-Markt für die LED-Lichtquellen ist die Hinterleuchtung von LCD-Bildschirmen in Laptops und Fernsehern. Getrieben wird die zunehmende Durchdringung von LEDs in diesen Segmenten durch extrem flache Designs, neue Funktionalitäten wie das lokale Dimmen sowie Energieeinsparungen von bis zu 50 Prozent.

Nun folgt der nächste Schritt: Ähnlich dem Wandel in der Elektronik von der Vakuumröhre zu Transistor und integrierter Schaltung vor über 30 Jahren kündigt sich in der Allgemeinbeleuchtung ein Paradigmenwechsel an: Von den Glüh- und Entladungslampen hin zu Festkörperlichtquellen auf Halbleiterbasis. Das spart Kosten und dient der Umwelt: Knapp 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs wird für die Beleuchtung eingesetzt. Mit den künftigen LED-Lichtquellen in Kombination mit intelligenten Lichtmanagementsystemen könnten bis zu zwei Drittel dieser Energie eingespart und CO2-Emissionen reduziert werden.

Neben der Forderung höchster Energieeffizienz stehen bei der anstehenden Neuausrichtung des Lichtmarktes aber auch die Lichtqualität und die ästhetische Wirkung von Lichtquellen im Vordergrund; LED bietet hier ein enormes Potenzial. Halbleiterlichtquellen können zudem in Zukunft höhere Funktionalitäten bieten, die Helligkeitsvariationen und Farbwechsel einschießen, physiologische und biologische Aspekte des Lichts nutzen und durch intelligente Ansteuerung unser tägliches Leben begleiten.

Obwohl die Vorteile von LEDs klar auf der Hand liegen verläuft die Einführung der neuen Technologie in den öffentlichen und privaten Raum bisher eher zögerlich. Um die Berührungshemmnisse zu überwinden und die bevorstehende, breite Markteinführung der LED-Technologie in Deutschland zu unterstützen, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die LED-Leitmarktinitiative initiiert, in deren Rahmen als eine erste Maßnahme im Mai 2009 der bundesweite Wettbewerb "Kommunen in neuem Licht" ausgerufen wurde. Über 140 eingereichte Wettbewerbsbeiträge dokumentieren die Aktualität und Dringlichkeit des Themas LED in der Allgemeinbeleuchtung für die Kommunen in Deutschland. 

LED Schneemann: Berliner Grundschulkinder basteln im Museum für Kommunikation

Ob in der Taschenlampe, im Autoscheinwerfer oder im Flachbildschirm - überall taucht sie auf und ersetzt mittlerweile auch die Glühbirne: die LED. Sie ist das Licht der Zukunft. Aber wie funktioniert eine Leuchtdiode?
Dieser Frage gingen Berliner Kinder gemeinsam mit ihren Eltern auf den Grund. Anlass war die Eröffnungsveranstaltung der Lichtwerkstatt im Berliner Museum für Kommunikation.
Nach der Begrüßung durch Dr. Frank Schlie-Roosen, Referatsleiter Photonik, Optische Technologien im Bundesministerium für Bildung und Forschung ging es für die Kinder zur Sache:

Der Lichtwerkstatt-Kurs vermittelte den kleinen Besuchern anhand von Experimenten die Grundlagen zum Thema Licht und LED. Dann folgte die eigene praktische Umsetzung: LEDs wurden untersucht und zum Leuchten gebracht. Passend zur Weihnachtszeit gab es für jedes Kind einen Bastelsatz für den LED Schneemann mit nach Hause.

Noch bis zum 24. März 2013 lädt das Museum Kinder im Alter von sieben bis dreizehn Jahren mit ihren Eltern oder Schulklassen ein, den Geheimnissen den Lichts auf den Grund zu gehen.
"Lukas Lichtland. Die Lichtwerkstatt" ist eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Ziel des BMBF ist es, den Nachwuchs schon frühzeitig für die Naturwissenschaften und Technik zu begeistern.

Die Lichtwerkstatt bietet speziell für Grundschulen entwickelte und didaktisch aufbereitete Experimentierstationen. Unter fachkundiger Anleitung können Kinder dort ihre Qualitäten als kleine Forscherinnen und Forscher erproben.

Das Experimenteheft "Luka und das Licht der Zukunft" mit allen Kinder-Anleitungen zur LED kann kostenlos heruntergeladen oder bestellt werden unter: http://www.photonik-campus.de/schulexperimente/primarstufe-sek-i-lukas-experimente/

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  (URL: http://www.bmbf.de/de/16265.php)
   
  
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  (URL: http://www.bmbf.de/de/18548.php)