Nachfolger der Energiesparlampe Gasgemisch mit Hochfreqenzstrahlen zum Leuchten bringen

LED zu teuer und Kompaktleuchtstofflampen mit zu viel Quecksilber: Forscher haben eine Alternative zur Energiesparlampe entwickelt und gleichzeitig ihre Nachteile beseitigt.Im Mittelpunkt steht ein Gasgemisch, dass mit hochfrequenter Strahlung angeregt wird.

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

Bürklin GmbH & Co. KG

Keysight Technologies Deutschland GmbH

Seit die Europäische Union den Verkauf der Glühlampen verboten hat, gab es nicht viele Alternativen. Vor allem die Energiesparlampen stoßen oft auf Kritik, da sie Quecksilber enthalten, zu teuer sind und ihr Licht oft nicht als angenehm empfunden wird. Jetzt haben Forscher des KIT in Karlsruhe und der Fachhochschule in Aachen einen Prototypen entwickelt: eine quecksilberfreie Generation einer sparsamen und dimmbaren "Glühlampe".

"Wir arbeiten seit zwei Jahren an diesem Durchbruch und haben dabei stark von den Fortschritten in der Handy- und Funkmasttechnik profitiert. Hier wurden preiswerte und starke Leistungsverstärker im Mikrowellenbereich entwickelt, die unsere Eintrittskarte in die neue Lampengeneration sind", erklärt Dr. Rainer Kling vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT, der zuvor zehn Jahre Entwickler bei Osram war und deshalb die Anforderungen an neue Leuchtmittel bestens kennt.

Nachteile der Energiesparlampe beseitigen

Das bisherige Hauptargument gegen Energiesparlampen hat ökologische Gründe. Viele Menschen lehnen die aus Brüssel verordneten Energiesparer ab, weil sie gefährliche Stoffe enthalten. Dazu zählt an erster Stelle das toxische Schwermetall Quecksilber. Auf der anderen Seite tragen die Bürger auch selbst zur Verbreitung von Quecksilber bei, denn nur 20% aller Lampen werden fachgerecht entsorgt. Dabei werden allein in Deutschland Jahr für Jahr mehrere Millionen der Kompaktleuchtstofflampen verkauft. Weltweit sind es sogar mehr als drei Milliarden Stück, von denen 90% im Müll landen.

Eine Lösung im CFL-Dilemma ist in Sicht: Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Fachhochschule Aachen haben unter Leitung von Dr. Rainer Kling (KIT) und Prof. Holger Heuermann (FH Aachen) eine Alternative geschaffen, die auf einen Schlag alle Nachteile der bisherigen Energiesparlampen aus dem Weg räumt. Dank der neuen Bauteile ist es möglich, die bisher verwendeten Ansteuerelektroden außerhalb des Lampenkolbens zu platzieren. Dieses Gerät ist der Beitrag der Aachener Forschergruppe, während die Karlsruher Wissenschaftler für die quecksilberfreie Füllung, die Leuchtstoff- und Innenbeschichtung sowie die Geometrie der innovativen Lampe verantwortlich zeichnen.

Die Leuchtstoffschicht sorgt dafür, dass Ultraviolettstrahlung (UV) in sichtbares Licht umgewandelt wird, die Innenbeschichtung verhindert, dass Füllstoffe in den Glaskolben diffundieren. Die neue Geometrie garantiert darüber hinaus eine gleichmäßige Temperaturverteilung und Leistungszuführung.

„Diese Marktneuheit wird die herkömmliche Energiesparlampe deshalb in spätestens 25 Jahren ersetzt haben“, wagt Dr. Franz-Josef Bierbrauer, selbstständiger Unternehmensberater in der Lichtindustrie und ehemaliger Geschäftsführer der Osram Korea eine Prognose. Vor allem Asien, wo die meisten Lampen produziert werden, werde von der Entwicklung profitieren. „Fabrikarbeiter kommen dann nicht mehr mit giftigem Quecksilber in Berührung.“

Unterhalb der Nachweisgrenze beim Quecksilber

Für die Energiesparlampe hat das KIT-Team der Abteilung "Licht- und Plasmatechnologien" eine Reihe von Materialien getestet, bis die passende Kombination von metallhaltigen Verbindungen gefunden war, die das gefährliche Quecksilber ersetzen kann. Im Einzelnen handelt es sich dabei um Iod- und Bromhalogenide verschiedener Metalle. In einem ersten Prototyp waren bei einer netzseitigen Leistungsaufnahme von 19 W bereits weniger als 10 µg Quecksilber pro Lampe erforderlich, um etwa 840 lm Lichtstrom zu erzeugen. Das entspricht einer effektiven Lichtausbeute von 45 lm/W und damit einer herkömmlichen Glühlampe mit einer Leistung von 75 W.

"Inzwischen sind wir beim Quecksilbergehalt unterhalb der Nachweisgrenze. Durch Verbesserungen beim Halbleiterverstärker wollen wir die Lichtausbeute auf 60 lm/W erhöhen und sind sehr zuversichtlich, dass wir das schaffen", erläutert Kling. Ein Prototyp der Lampe soll im Rahmen der Research & Technology 2013 in Halle 2 auf der Hannover Messe zu sehen sein. Währenddessen gehen die Verhandlungen mit verschiedenen global agierenden Lampenherstellern mit Hochdruck weiter. Die Preise sollen vergleichbar mit denen von Kompaktleuchtstofflampen sein, das heißt, die Verkaufspreise dürften sich je nach Leistung zwischen sechs und zehn Euro einpendeln.

Günstig für die Fertigung ist in jedem Fall, dass auf herkömmliche Elektroden verzichtet werden kann. Das senkt nicht nur die Herstellungskosten, sondern schließt auch einen Elektrodenabbrand aus. Elektrodenlose Lampen zeichnen sich zudem durch ihre lange Lebensdauer aus - bei einer durchschnittlichen Nutzung von drei Stunden pro Tag hält die Lampe voraussichtlich mehr als 27 Jahre.

Kleinere Lampen für kompakte Anwendungen

Gegenüber den CFL sind sie um den Faktor vier kleiner, erlauben also sehr kompakte Anwendungen. Zudem weisen sie eine besonders hohe Leuchtdichte, eine gute Farbwiedergabe, angenehme Lichtfarben und eine kurze Startphase auf.

Und noch ein wichtiger Pluspunkt - die neuen Lampen sind auf 20% Leistung dimmbar. Im Falle der entsprechenden 75-W-Lampe wäre das also ein Bereich zwischen 15 und 75 W.

Leuchtmittel mit höheren Leistungen sind ebenfalls in der Entwicklung und hätten dann beispielsweise einen dimmbaren Bereich zwischen 30 und 150 W. Gut möglich also, dass die ungeliebten bisherigen Energiesparlampen bald durch solche ersetzt werden, die den Namen auch verdienen - und einfach über den normalen Hausmüll entsorgt werden können. Wie die gute alte Glühbirne eben.

(ID:38022440)