KIT zeigt erste quecksilberfreie Glühbirne auf der Research & Technology

Hannover (ots) - KIT- und FH-Aachen-Forscher nutzen Fortschritte aus der Handytechnik - Leistungsverstärker im Mikrowellenbereich ermöglichen neue Lampengeneration - Erste Lampen vielleicht schon in einem Jahr auf dem Markt

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Energiesparlampen sind nicht überall beliebt. Zu teuer, zu wenig Licht, seltsame Formgebung - so lauten einige Einwände der Nutzer. Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Fachhochschule (FH) Aachen ist ein Durchbruch gelungen: Auf der Research & Technology zeigen sie den Prototypen einer neuen und quecksilberfreien Generation der sparsamen und dimmbaren "Glühbirne" in Halle 2, C18.

"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.

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 aber auch selbst zur Verbreitung von Quecksilber bei, denn nur 20 Prozent aller Lampen werden fachgerecht entsorgt. Dabei werden allein in Deutschland Jahr für Jahr mehrere Millionen der Kompaktleuchtstofflampen (CFL) verkauft. Weltweit sind es sogar mehr als drei Milliarden Stück, von denen 90 Prozent im Müll landen.

Eigentlich sollten die CFL Energie sparen und die Umwelt schonen. Doch aufgrund ihres Quecksilbergehaltes haben sie den gegenteiligen Effekt - Anbieter von CFL müssen eine fachgerechte Entsorgung mit lokalen Organisationen garantieren. Der Transport zwischen Haushalten, Sammelstellen, Aufbereitung und Reststoffverwertung erfordert einen enormen logistischen Aufwand, der sich negativ auf die CO2-Bilanz der CFL auswirkt. Vor diesem Hintergrund waren lange auch LED als Alternative in Betracht gezogen worden - doch für den Einsatz im Haushalt sind diese Lichtspender zu teuer.

Lösung in Sicht: Fortschritte aus der Handytechnik genutzt

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.

Für die neue 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 Watt bereits weniger als zehn Mikrogramm Quecksilber pro Lampe erforderlich, um etwa 840 Lumen Lichtstrom zu erzeugen. Das entspricht einer effektiven Lichtausbeute von 45 Lumen pro Watt und damit einer herkömmlichen Glühlampe von 75 Watt Leistung. "Inzwischen sind wir beim Quecksilbergehalt unterhalb der Nachweisgrenze. Durch Verbesserungen beim Halbleiterverstärker wollen wir die Lichtausbeute auf 60 Lumen pro Watt erhöhen und sind sehr zuversichtlich, dass wir das schaffen", erläutert Kling.

In einem Jahr kaufbare Technik

Ein Prototyp der neuen Lampe wird auf der Research & Technology 2013 in Halle 2 zu bestaunen sein. Währenddessen gehen die Verhandlungen mit verschiedenen global agierenden Lampenherstellern mit Hochdruck weiter. "Das Interesse ist unter anderem auch bei europäischen Unternehmen sehr groß. Wir hoffen, dass in einem Jahr schon erste Produkte auf dem Markt sein werden", betont Kling. 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.

Und die neuen Lampen haben weitere Vorteile: 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 Prozent Leistung dimmbar. Im Falle der entsprechenden 75-Watt-Lampe wäre das also ein Bereich zwischen 15 und 75 Watt. Leuchtmittel mit höheren Leistungen sind ebenfalls in der Entwicklung und hätten dann beispielsweise einen dimmbaren Bereich zwischen 30 und 150 Watt. 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.

Über die HANNOVER MESSE

Das weltweit bedeutendste Technologieereignis wird vom 8. bis 12. April 2013 in Hannover ausgerichtet. Die HANNOVER MESSE 2013 vereint elf Leitmessen an einem Ort: Industrial Automation, Motion, Drive & Automation, Energy, Wind, MobiliTec, Digital Factory, ComVac, Industrial Supply, SurfaceTechnology, IndustrialGreenTec und Research & Technology. Die zentralen Themen der HANNOVER MESSE 2013 sind Industrieautomation und IT, Energie- und Umwelttechnologien, Antriebs- und Fluidtechnik, Industrielle Zulieferung, Produktionstechnologien und Dienstleistungen sowie Forschung und Entwicklung. Russland ist Partnerland der HANNOVER MESSE 2013.

Silke Gathmann, 11.02.2013

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