Lichttechnik

Derzeit haben herkömmliche Glühlampen gegenüber neuen Lichtquellen noch einen hohen Marktanteil, weil ihr Licht dem der Sonne ähnelt und es deshalb für uns angenehm ist. Dabei ist ihr Wirkungsgrad recht gering. Nur etwa fünf Prozent des Stroms, der die Glühwendel durchfließt, wird in Licht umgewandelt. Der überwiegende Teil seiner Energie geht jedoch als Wärme verloren. Als Alternative stehen Energiesparlampen zur Verfügung, die jedoch ein unangenehmeres Licht erzeugen und verglichen mit herkömmlichen Leuchtkörpern größer sind.

Aktuell entfallen rund acht Prozent des elektrischen Energieverbrauchs in Deutschland und 19 Prozent weltweit auf die Beleuchtung. Der Bedarf an künstlichem Licht steigt weiter. Nachhaltige Energieeinsparungen werden sich deshalb nur durch neue Leuchtmittel erreichen lassen. Hier bietet die Nanotechnologie mit Leuchtdioden auf Basis von HalbleiterMaterial, dessen elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Metalls und der eines Isolators liegt.-Nanoschichten sinnvolle Lösungsansätze an. Entscheidend für ihren Erfolg wird sein, dass Forschungsergebnisse im Bereich der neuen Lichtquellen schnell in industrielle Anwendungen überführt werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Forschung und Entwicklung an neuen Leuchtmitteln seit dem Jahr 2004 im Innovationsfeld „NanoLux“ und seit 2005 innerhalb der „OLEDAbkürzung für Organic Light Emitting Diode, Organische Leuchtdiode. OLEDs werden aus nanostrukturierten Polymerfilmen hergestellt. Sie bestehen aus einer oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die von zwei Elektroden eingeschlossen werden. Diese enthalten lichtaussendende Materialien, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung hell aufleuchten. Die OLEDs werden auf Glas oder auf durchsichtige, biegsame Trägerfolie wie transparente, elektrische Leiter aufgebracht. Die Anode wird mit der Leuchtschicht hauchdünn überzogen, die Kathode aufgedampft. So ergibt sich ein Bauteil nicht dicker als 200 nm.-Initiatve“. Für diese Aktivitäten sind in Summe mehr als 100 Mio. € an Fördergeldern vorgesehen.

Nanotechnologische Forschung und Entwicklung im Lichtbereich will 

• mit weißen Leuchtdioden als neue Lichtquellen einen Wirkungsgrad von über 50% erzielen,
• Licht in Form, Farbe und Helligkeit je nach Bedarf frei wählbar bereitstellen (mit herkömmlichen Leuchtkörpern nicht möglich),
• Anwendungen neuer Leuchtmittel im Alltagsleben fördern (z. B. Frontscheinwerfer im Auto),
• organische Schichten (OLEDAbkürzung für Organic Light Emitting Diode, Organische Leuchtdiode. OLEDs werden aus nanostrukturierten Polymerfilmen hergestellt. Sie bestehen aus einer oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die von zwei Elektroden eingeschlossen werden. Diese enthalten lichtaussendende Materialien, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung hell aufleuchten. Die OLEDs werden auf Glas oder auf durchsichtige, biegsame Trägerfolie wie transparente, elektrische Leiter aufgebracht. Die Anode wird mit der Leuchtschicht hauchdünn überzogen, die Kathode aufgedampft. So ergibt sich ein Bauteil nicht dicker als 200 nm.) für neue Leuchtmittel nutzen,
• gänzlich neue Anwendungen erschließen (leuchtende Wandtapeten mit wechselnden Motiven, raumfüllendes 3D-Fernsehen, Lichtmuster in der Kleidung, LED mit Temperatursensor im Wasserhahn lässt heißes Wasser rot aufleuchten).

Die Zukunft leuchtet hell mit:

• Mini-Taschenlampen, Fahrradstirnleuchten
• Handy- und PDA-Displays, Computerbildschirme und Fernseher
• Fernbedienungen
• Auto-Rücklichter und Verkehrsanzeigetafeln
• Cockpit-Funktionsanzeigen in der Luft- und Raumfahrt
• Raumbeleuchtung
• Außenbeleuchtung von Bauwerken als Architekturelement
• Laser mit speziellen Spektraleigenschaften (Grundlagenforschung, Medizin, Datenerfassung und Datenverarbeitung)
• Medizinische Lichttherapie („Biophotonik“)

Foto 1: Fraunhofer Institut für Angewandte FestkörperIn der Physik ein ausgedehnter (makroskopischer) Körper, der aus vielen Atomen besteht.physik; Foto 2: Philips