Klimaschutz in neuem Licht: Energiesparen durch den Austausch alter Leuchtmittel
Am 24.06.2021 wurde durch den Deutschen Bundestag ein neues Klimaschutzgesetz verabschiedet, das weitere 8 Milliarden für Klimaschutzmaßnahmen sektorenübergreifend zur Verfügung stellt. Im Mittelpunkt stehen Industrie, Energiewirtschaft und energieeffiziente Gebäude. Neben den milliardenschweren Maßnahmen gibt es einfache und effiziente Möglichkeiten für Firmen und Privathaushalte, Energie und damit bares Geld zu sparen.
Klimaschutz im neuen Licht
So nennt das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit ihre Verschriftlichung der LED-Leitmarktinitiative im April 2019. Die erste Lumineszenzdiode kam bereits im Jahr 1962 auf den Markt. Im Jahr 1971 gab es neben den roten LEDs bereits die Farben Orange, Grün und Gelb. Sie kamen in Uhren und Taschenrechnern zum Einsatz. Die Leistung und die Effizienz wurden zu diesem Zeitpunkt bereits verbessert. In den späten 80er und frühen 90er Jahren führte das neue Halbleitermaterial Galliumnitrid (GaN) zu neuen Farbnuancen der LEDs. Im Jahr 1993 wurde in Japan durch den späteren Nobelpreisträger Shuji Nakamura die erste grüne Indium-Galliumnitrid-Leuchtdiode (InGaN-LED) und später eine weiße LED entwickelt. Im Jahr 1997 kamen die ersten weißen LEDs, die weißes Licht aus der Lumineszenzkonversion gewinnen, auf den Markt. Im Jahr 2006 erreichten LEDs im Labor bereits eine Lichtausbeute von 100 Lumen pro Watt.
Konventionelle Leuchtstoffröhren durch energieeffiziente LED-Panele austauschen
Konventionelle T5-Leuchtstoffröhren mit 16 Millimetern Durchmesser und 150 cm Länge erreichen inklusive des Vorschaltgeräts eine Leistungsaufnahme von 54 Watt. Ein vergleichbares LED-Panel hat mit gleicher Lichtstärke eine Aufnahme von 29 Watt. Leuchtstoffröhren wurden in Privathaushalten bislang in Kellern, Badezimmern und Fluren eingesetzt. In Firmen befinden sie sich in Werkstätten, Hallen und Büroräumen. Abgesehen davon, dass die Leuchtstoffröhren aus zerbrechlichem Glas sind und giftiges Quecksilber enthalten, sparen Leuchtstoffröhren wie das Led Panel RGBW dimmbar nicht nur Energie, ihre Lebensdauer beträgt 30.000 bis 50.000 Stunden und sie werden aus bruchsicherem Polycarbonat hergestellt.
Ein weiterer Vorteil von LED-Panelen wie dem Led Panel 120×30 neutralweiß ist das flackerfreie Licht sowie die gezielte Abstrahlung.
Die Funktionsweise einer LED
LEDs gehören zu den Halbleiter-Bauelementen, die sich in der Gruppe der III/V-Halbleiter befinden. Die Materialien gehören also zur dritten und fünften Gruppe im PSE (Periodensystem der Elemente). Diese Halbleitermaterialien bilden bei der LED eine Diode, die dafür sorgt, dass der Strom nur in eine Richtung fließen kann. Hier fließt der Strom von einer Anode Richtung LED-Chip. Ein Halbleiterkristall bildet den Kern einer LED und sitzt in einer Reflektorwanne.
Auf den Halbleiterkristallen der LEDs sind zwei Schichten Halbleitermaterialien. Die n-dotierte Schicht verfügt über einen Elektronenüberschuss. Die p-dotierte Schicht besitzt zu viele Defektelektronen. Wenn eine geringe Spannungsmenge über die Anode eine der beiden Schichten in Flussrichtung erreicht, führt das dazu, dass die überschüssigen Elektronen beginnen in Richtung der p-Schicht zu wandern. In dieser Sperrschicht treffen sie auf die Elektronenlöcher (Defektelektronen). Die Elektronenlöcher und die Elektronen beginnen sich zu rekombinieren. Hierdurch entsteht Energie, die durch die Elektronen über die dünne p-Schicht in Form von Lichtblitzen freigegeben wird. Durch den LED-Chip werden diese Lichtblitze nach außen gegeben. Die Innenseiten der Reflektorwanne verstärken das austretende Licht. Bei dieser Rekombination entsteht zudem eine geringe Menge an Abwärme.
Entstehung von weißem Licht
Die Leuchtdioden können abgesehen von weiß alle Farben monochromatisch erzeugen. Weiß kann mithilfe einer additiven Farbmischung oder durch die Lumineszenz erzeugt werden.
Die Kombination von verschiedenfarbigen LEDs
Durch die Überlagerung der Primärfarben Blau, Rot und Grün entsteht weißes Licht. In einer Leuchtdiode befinden sich in diesem Fall drei Halbleiterkristalle.
Der physikalische Prozess der Lumineszenz
Eine LED, die blaues Licht erzeugt, ist mit einer dünnen Schicht aus Phosphor überzogen. Der Phosphor wird durch die blauen Lichtwellen zum Leuchten angeregt. Dadurch entsteht ein energieärmeres Licht, das gelb ist. Wird nun gelbes und blaues Licht gemischt, entsteht weißes Licht. Durch die Lumineszenz kann kaltweißes und warmweißes Licht erzeugt werden. LED-Lampen werden seit mehreren Jahrzehnten entwickelt und diese Entwicklung ist noch längst nicht abgeschlossen. Mittlerweile ist die Technik bereits sehr ausgereift und LED-Leuchten erreichen mindestens die Energieeffizienzklasse A, teilweise sogar A+ oder A++. Die Energieeffizienzklasse A++ spart bei LEDs im Vergleich zur Energieeffizienzklasse D 90 Prozent Strom.
