Effizienzsprung bei UV-C-LEDs „Wir fokussieren uns auf eine Wellenlänge von 265 Nanometern“

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Die EU-Ausnahmeregelung für quecksilberhaltige UV-C-Lampen wackelt. Damit wird ein Technologiewechsel hin zu LEDs unausweichlich. Im Interview erklärt Alexander Wilm von AMS Osram, wie der Spagat zwischen maximaler Desinfektionswirkung und hoher LED-Effizienz gelingt.

UV-C-Strahlung ist ein bewährtes Mittel zur Desinfektion von Wasser, Luft und Oberflächen. Bislang dominierten hier klassische Niederdruck-Entladungslampen. Ihr großes Problem: Sie enthalten giftiges Quecksilber. Die aktuelle EU-Ausnahmeregelung (RoHS) für diese Lampen läuft am 24. Februar 2027 aus. Ob und in welchem Umfang sie verlängert wird, ist derzeit Gegenstand hitziger Branchendiskussionen.

Die Industrie sucht händeringend nach nachhaltigen, quecksilberfreien Alternativen. Bisher scheiterte der breite Einsatz von UV-C-LEDs oft an ihrem verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, insbesondere bei den für die Desinfektion optimalen Wellenlängen, sowie an der Lebensdauer. Einen technologischen Durchbruch meldet indes AMS Osram, bei dem die Lücke zur klassischen Röhre deutlich verkleinert werden soll. Im Gespräch erzählt Alexander Wilm, Senior Principal Engineer und Key Expert Light & Life bei AMS Osram, wo die Technologie aktuell steht.

Herr Wilm, welche UV-C-Wellenlängen setzt AMS Osram bei UV-C ein und warum? Wie sieht der Kompromiss zwischen Desinfektionswirkung und LED-Effizienz aus?

Wir fokussieren unser UV‑C‑LED‑Portfolio gezielt auf die Wellenlängen 265 und 275 nm, mit einem klaren Schwerpunkt auf 265 nm und somit im Maximum der germiziden (keimabtötend, Anm. der Redaktion) Wirksamkeit. Diese Wellenlänge liegt nahe am Absorptionsmaximum von DNA und RNA und ermöglicht damit die höchste Inaktivierungsrate von Mikroorganismen.

Gleichzeitig stellen 265 nm aufgrund der kürzeren Wellenlänge höchste Anforderungen an die LED-Technologie. Wir arbeiten daher kontinuierlich an zentralen technologischen Bausteinen wie Epitaxie, Chip- und Package-Design, um die Effizienz genau in diesem besonders anspruchsvollen Spektralbereich weiter zu steigern. Ziel ist es, maximale Desinfektionswirkung mit immer höherer Effizienz in Einklang zu bringen, ohne Kompromisse bei der Zuverlässigkeit und Lebensdauer einzugehen. Damit möchten wir die Lücke zur klassischen Lampentechnologie bei gleichzeitig deutlich höherer Systemflexibilität weiter schließen.

Wie hoch ist der aktuelle Wirkungsgrad der von Ihnen angebotenen UV-C-LEDs, und wo liegt die Grenze gegenüber klassischen UV-C-Niederdrucklampen?

Im vergangenen Jahr ist es uns gelungen, einen technologischen Durchbruch zu erzielen. Der erreichbare Wirkungsgrad unserer neuen UV-C-LEDs liegt bei über 10 Prozent bei einer Leistung von 200 mW, 265 nm Wellenlänge und einer Lebensdauer von mehr als 20.000 Stunden. Das ist ein deutlicher Fortschritt gegenüber früheren Generationen, deren Wirkungsgrad mit 5,3 Prozent nur rund halb so groß war.

Klassische UV-C-Niederdrucklampen mit typischen Effizienzen von 30 bis 40 Prozent sind hier momentan natürlich noch überlegen. Die LED-Technologie bietet jedoch zusätzliche systemische Vorteile wie Kompaktheit, Schaltbarkeit und Quecksilberfreiheit, sodass sie trotz des geringeren Wirkungsgrads in vielen Anwendungen zunehmend an Bedeutung gewinnt. Unsere Kombination aus gesteigerter Effizienz und einer nachgewiesenen Lebensdauer von mehr als 20.000 Stunden stellt dabei einen wichtigen technologischen Meilenstein dar.

Reicht das bereits aus, um das nahende Quecksilber-Verbot abzufedern?

Mit diesen Spezifikationen hat die LED bereits das Potenzial, in ausgesuchten Anwendungen die konventionellen quecksilberhaltigen Entladungslampen abzulösen. Quecksilber bedeutet immer ein Risiko bei der Herstellung, beim Betrieb und bei der Entsorgung und birgt Risiken für Gesundheit und Umwelt. Der Bedarf an nachhaltigeren Alternativen wie UV-C-LEDs wird vor dem Hintergrund der 2027 auslaufenden EU-Ausnahmeregelung immer größer. Unsere Teams arbeiten mit Hochdruck an der Ent- und Weiterentwicklung der neuen UV-C-LEDs. Sie sollen Anfang des kommenden Jahres in den Markt eingeführt werden.

Eine physikalische Eigenschaft bleibt jedoch bestehen: UV-C-LEDs erzeugen viel Abwärme, was ihre Lebensdauer beeinträchtigen kann. Welche Anforderungen stellen Sie an das thermische Design in der Applikation?

Auf Applikationsebene empfehlen wir ein ganzheitliches thermisches Konzept, welches das Leiterplattenlayout, den Kühlkörper und, abhängig von der Anwendung, auch aktive Kühlmaßnahmen berücksichtigt. Durch eine effiziente Wärmeabfuhr können die hohen Effizienzen dauerhaft genutzt und die nachgewiesene Lebensdauer von mehr als 20.000 Stunden im realen Betrieb sichergestellt werden. (heh)

Spitzenwert bei UV-C-LED

Effizienz von über 10 Prozent bei 200 mW

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