Blendende Aussichten für preiswertere LEDs

(11.2.2009) Die Verwendung von LEDs zur Beleuchtung hat das Potenzial, die Stromkosten für Haushalte drastisch zu reduzieren. Bislang haben aber hohe Fertigungskosten eine umfassende Verbreitung von LEDs aus Galliumnitrid (GaN) gebremst. Jetzt allerdings ist es offensichtlich Forschern der britischen Cambridge University gelungen, dieses Material deutlich billiger zu fertigen. Dadurch sollen die Kosten der LEDs auf rund ein Zehntel sinken. Innerhalb von fünf Jahren könnten billige, massengefertige LEDs verfügbar werden, so das projektfinanzierende Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). "Das könnte den Heiligen Gral in Sachen Beleuchtung der Zukunft darstellen", meint Forschungsleiter Colin Humphreys. Sowohl Umwelt als auch Konsumenten würden massiv profitieren.

"Wir stehen kurz davor, hocheffiziente, preisgünstige Weißlicht-LEDs zu realisieren, die traditionelle Glühbirnen und Energiesparlampen ersetzen können", sagt Humphreys. Denn statt wie bisher Galliumnitrid-LEDs auf kleinen, teuren Saphir-Wafern zu züchten, ist den Forschern eine Herstellung mithilfe größerer und billigerer Silizium-Wafer gelungen. So können neun Mal mehr LEDs gleichzeitig erzeugt werden und auch die Ausfallrate in der Produktion soll sinken. Durch das Zusammenspiel all dieser Faktoren werde eine Kostenreduktion um einen Faktor zehn möglich.

Eine großflächige Umstellung sämtlicher Beleuchtungssysteme in Eigenheimen und Büros habe massive Auswirkungen, so das EPSRC: Der Beleuchtungs-Anteil am gesamten Stromverbrauch des Vereinigten Königreichs würde etwa von 20 auf fünf Prozent sinken. Dadurch könnte auf acht Kraftwerke verzichtet werden. Der Umstieg wäre nicht nur gut für die Umwelt, betont Humphreys. "Auch die Konsumenten werden durch niedrigere Stromkosten profitieren", so der Wissenschaftler. Für den einzelnen Haushalt könnte die Stromrechnung für die Beleuchtung um bis zu drei Viertel niedriger ausfallen.

Galliumnitrid-LEDs leuchten an sich grün oder blau, ergeben aber in Verbindung mit einer Phosphorschicht eine sehr energieeffiziente Weißlichtquelle. Sie haben eine Lebensdauer von etwa 100.000 Stunden. Im Gegensatz zu Energiesparlampen kommen sie ohne Quecksilber aus und sind zum Dimmen geeignet. In Großbritannien werden GaN-LEDs bereits zur Beleuchtung von Sehenswürdigkeiten einsetzt, beispielsweise beim Buckingham Palace oder der Severn Bridge zwischen Südengland und Südwales. Unter Beigabe anderer Elemente wie Aluminium sind auch Ultraviolett-LEDs realisierbar, die beispielsweise zur Wasseraufbereitung und im Kampf gegen Krankheitserreger genutzt werden können.