Licht-der-Zukunft-FINAL DRUCK030408kl 01, Seiten 1-19

Das Licht der Zukunft
Vom Feuer zum Halbleiterlicht, dem neuen, besten Licht der Welt
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert den Generationswechsel in der Beleuchtung
Licht ist Blitz und Donner,
funkelt und glitzert,
ist Wunder,
rätselhaft,
ist faszinierend.
Licht bedeutet Sicherheit,
ist einzigartig,
ist anders,
mehr.
Licht bringt Farbe in unsere Welt.
Licht ist Kunst.
Am Anfang war das Licht.
Licht hat das Leben auf unserer Erde erst ermöglicht.
Mehr als 70 % der Informationen nehmen wir über das Licht auf.
Licht ist heute universelles Werkzeug in den Fabrikhallen.
Licht ist heute ein 200 Milliarden Euro Weltmarkt.
Wie immer man es auch ausdrücken will:
Licht ist Zukunft, Licht ist unsere Zukunft.
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Inhalt
Level 0.0 – Am Ursprung des Lichts................................................................................5
Level 1.0 – Am Anfang war das Feuer .............................................................................6
Level 2.0 – Die Glühbirne ..................................................................................................6
Level 3.0 – Entladungslampen .........................................................................................9
Level 4.0 – Das Halbleiterlicht ........................................................................................11
Level 5.0 – Organische LED............................................................................................14
Die Hightech-Strategie - Förderung der aktuellen Lichtforschung.............................17
Impressum
VDI Technologiezentrum GmbH
Dr. Eckhard Heybrock
Projektträger für das Bundesministerium
für Bildung und Forschung (BMBF)
Graf-Recke-Str. 84
40239 Düsseldorf
Tel.: 0211/6214-568
Fax.: 0211/6214-159
Mail: [email protected]
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Level 0.0 – Am Ursprung des Lichts
Licht hat den Menschen von jeher fasziniert. Licht hat das Leben auf der Erde erst möglich gemacht. Licht ist selbstverständlich und doch ein Wunder. Woher kommt das Licht?
Am Anfang des Lichts steht das Atom. Erklärbar wird das Grundprinzip der Lichterzeugung mit
der so genannten „Düsseldorfer Kugel“: eine einfache, hohle Glaskugel, die nichts außer ein
paar Neon-Atomen enthält. Außerdem benötigt man für dieses Experiment eine Energiequelle,
beispielsweise eine Mikrowelle. Legt man die Kugel in die Mikrowelle und schaltet diese ein,
dann leuchtet die Kugel nach kurzer Zeit hell auf. Der Physiker erkennt an der typischen hellroten Farbe auch sofort, dass es sich hierbei um Neon-Atome handelt.
Würde man die Kugel anfassen, stellt man allerdings schnell fest: Sie leuchtet nicht nur, sie wird
auch sehr heiß. Das ist das Problem, wer Licht macht, erzeugt auch immer Hitze.
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Wie immer eine Lichtquelle auch leuchtet: Der Ursprung des Lichts ist immer das Atom. Licht
entsteht aus atomaren Prozessen in der Materie. Die kleinste Lichtquelle ist das Atom selbst,
nur 1/10 nm groß. Licht ist per se immer auch eine subnano-Technologie. Und der Ablauf in
einem Atom ist immer der gleiche: Fügt man einem Atom Energie zu, so kann ein Elektron auf
eine höher gelegene „Bahn“ gelangen (1). Auf dieser Bahn kann das Elektron jedoch nicht länger bleiben, da es sich hier in einem instabilen Zustand befindet. Das Elektron will wieder in seinen Grundzustand zurückfallen. Es tut dies, indem es verschiedene Energiestufen durchläuft,
als ob es eine Treppe hinab ginge. Die dabei wieder freiwerdende Energie wird in Form von
Licht (3) oder in Form von Wärme (2, 4) abgegeben. Diese Energie ist für das Licht dann verloren.
Man sieht: Licht ist pure Energie. Wenn man Licht erzeugen will, entsteht immer Wärme und
Licht. Die Herausforderung seit Entdeckung des Feuers besteht für den Menschen darin, diesen
Prozess so weit zu optimieren, dass möglichst viel Licht und möglichst wenig Wärme entsteht.
Level 1.0 – Am Anfang war das Feuer
„Harnessing Light“, das Nutzbarmachen des Lichts für den
Menschen, begann mit der Beherrschung des Feuers. Bis
dahin bestimmte der Lauf der Sonne den Rhythmus von Arbeit und Schlaf, Jagd und Früchte sammeln.
Mit dem Feuer konnte der Mensch in Höhlen Schutz suchen,
wilde Tiere fern halten und ungünstiges Wetter erträglich
machen. Der Mensch nutzte aber nicht nur die Wärme und
das Licht des Feuers. Es hielt Familien und Gruppen zusammen und erleichterte den Austausch von Ideen und Informationen. Die kommunikative Funktion eines zentralen Feuerplatzes im sozialen Gefüge einer Gruppe beschleunigte auch die Evolution der Sprache.
Später ermöglichte das Licht des Feuers den frühen Bergbau und begründete damit auch unsere moderne, arbeitsteilige Industriegesellschaft. Das kontrollierte Feuer ist so für den Menschen seit mindestens 500.000 Jahren ein wichtiger Evolutionsmotor.
Level 2.0 – Die Glühbirne
Bis weit ins 19. Jahrhundert hinein war das Licht der Flamme die einzige Erleuchtung in der
Nacht. Doch die Leuchtkraft ist gering, Feuer erfordert ständige Materialzufuhr, Beaufsichtigung,
es verbraucht Sauerstoff, rußt oder stinkt. Grund genug für kreative Köpfe, an Besserem zu arbeiten. Die Glühbirne erscheint auf der Weltbühne des Lichts.
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Ein kleines Glühbirnen-Quiz zum Einstieg (Auflösung S. 19):
1. Wie viele Kerzen braucht man, um die
Helligkeit einer 100 Watt Glühlampe zu
erreichen?
(A) 50, (B) 100, (C) 150, (D) 200
2. Wie lang ist heute ein Glühfaden einer
gewöhnlichen Glühbirne, wenn man ihn
aufwickelt?
(A) 98 cm, (B) 3,44 cm, (C) 88,14 cm,
(D) 10,27 cm
Zur Historie der Glühbirne: 1802 gelingt es Humphrey Davy, Platindraht mit Hilfe von elektrischer Spannung zum Glühen - und damit zum Leuchten - zu bringen. Doch Platin ist teuer und
die Suche nach Ersatzmaterialien gestaltet sich schwierig, denn andere Materialien verbrannten
ganz einfach in der Luft.
Legenden ranken sich um den wahren Erfinder der Glühbirne. Die Version, nach der Heinrich
Göbel, ein Uhrmacher und Optiker, 1854 in einer luftleer gepumpten „4711 Echt Kölnisch
Wasser“-Flasche die Glühbirne erfunden haben will, scheint dabei heute endgültig widerlegt.
Außerdem war die Zeit noch nicht reif für die Erfindung der Glühbirne:
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Die Luftpumpe wird erst knapp 10 Jahre später erfunden.
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Ein elektrischer Generator wird erst 1866 von Werner von Siemens entwickelt.
x
Ein Stromnetz zur Versorgung der Haushalte existiert noch nicht.
Mit seinem Basispatent von 1880 ist es Thomas Alva Edison, der die Glühbirne schließlich zur
Marktreife bringt.
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Edison hat von Anfang an einen großen Markt vor Augen. Seine Hauptleistung war die Vervollständigung der Wertschöpfungskette und die Entwicklung von Methoden zur billigen Massenherstellung. So kümmert er sich auch um den Aufbau eines Stromnetzes inklusive Kraftwerk,
Kabel, Schalter, Lampenfassung - und versieht das ganze System klugerweise auch mit entsprechenden Normen. Damals ein revolutionärer Schritt, der sich bis heute auswirkt. So stammen selbst die heutigen Lampenfassungen direkt aus den Plänen Edisons.
Kurz gesagt: Edison machte die Glühbirne marktfähig. Außerdem verstand er es, durch medienwirksame Ereignisse auf seine Erfindungen aufmerksam zu machen. Legendär sind seine
Leistungsshows auf der Weltausstellung in Paris oder in Menlo Park, New York. Dennoch vollzieht sich die Verbreitung des neuen Lichts eher zögerlich - zu ungewohnt und zu teuer ist das
neue Licht für den einfachen Arbeiterhaushalt.
Der Hauptgrund dafür lag jedoch in der Gleichstromversorgung. Am Ende seines Lebens bilanzierte Edison "Ich glaube, der größte Fehler meines Lebens war, dass ich nicht auf Wechselstrom umgestellt habe." Der von Edison benutzte Gleichstrom konnte nicht über weite Strecken
transportiert und damit keine ausreichende Energieversorgung für das elektrische Licht geschaffen werden. Nikola Tesla, George Westinghouse und ein junger Deutscher namens Oskar von Miller schafften hier nach einem Jahrzehnt andauernden, unschönen Kampfes um die
Stromversorgung im Jahr 1895 den Durchbruch. Mit ersten, leistungsfähigen Wechselstromkraftwerken und dem Transport der elektrischen Energie über große Entfernungen.
Doch die Vision von Edison wurde Wirklichkeit. Als Thomas Alva Edison am 18. Oktober 1931
starb, wurden alle Glühbirnen Amerikas für eine Minute gedimmt. Thomas Edison gilt mit über
1.000 Patenten als berühmtester Erfinder der Welt. Ob Phonograph, Schallplatte, Filmkamera
oder Glühbirne - sein Name bleibt mit diesen Erfindungen verbunden.
Die Entwicklung der Glühbirne aber geht unaufhörlich weiter:
1901 entwickelt der österreichische Chemiker Auer von
Welsbach z. B. die Os-Lampe mit einem Glühfaden aus Osmium. Wenig später wird Osmium durch das stabilere Wolfram ersetzt. Wolfram hat die höchste Schmelztemperatur
aller Metalle, es erhöht die Lichtausbeute und Lebensdauer
von Glühlampen.
Unter der Warenzeichenrolle 86.924 meldet von Welsbach
1906 das Warenzeichen OSRAM beim kaiserlichen
Patentamt in Berlin an. Der Name OSRAM wurde dabei
gebildet aus den damals aktuellen Glühwendel-Materialien
Osmium und Wolfram. Es ist der Beginn einer der
spannendsten
und
erfolgreichsten
deutschen
Wirtschaftsgeschichten.
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Der Erfolg der Glühbirne hat unser Leben verändert. Licht ist heute für jedermann verfügbar und
günstig. Die Glühbirne hat unseren Planeten in jeder Hinsicht heller gemacht. Die Erde leuchtet
bei Nacht durch das künstliche Licht des Menschen. Satellitenfotos der NASA zeigen aber auch:
Beleuchtung ist eine globale Herausforderung und hat für den Menschen die gleiche Bedeutung
wie frische Luft oder sauberes Wasser.
Die Glühbirne als Massenlichtquelle hat dabei ein Problem: Sie erzeugt fast nur Hitze. Nur etwa
3 bis 5 % der elektrischen Energie wird in Licht umgewandelt, der Rest verpufft als Wärme. Und
diese Erwärmung verkraftet unsere Umwelt kein weiteres Jahrhundert. Nicht umsonst heißt das
Wort des Jahres 2007 „Klimakatastrophe“ Der Mensch verbrennt zu viel seiner knappen Ressourcen für Beleuchtungszwecke. Summiert man die Lichterzeugung des vergangenen Jahrhunderts, so wurde hierfür soviel Kohle in Kraftwerken verbrannt, wie in einen Güterzug von der
Erde bis zum Mond passt. Weltweit werden etwa 19 % der Stromerzeugung alleine für Beleuchtungszwecke verbraucht.
Level 3.0 – Entladungslampen
Ansätze zur Lösung dieses Energie- und Effizienzproblems begannen bereits um 1850 mit einer
Vorstufe der Entladungslampen. Das Grundprinzip: Man nehme ein paar Atome, eingepackt in
eine diesmal „lang gezogene Düsseldorfer Kugel“, die Leuchtröhre, plus eine Energiequelle
(z. B. Strom) - schon leuchtet die Röhre.
Doch so einfach das Prinzip erscheint, auch die Entwicklung der Leuchtstoffröhre erstreckt sich
über ein ganzes Jahrhundert.
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Streng genommen begann die Entwicklung bereits 1675 mit Jean Picard, einem französischen
Astronomen. Picard bemerkte, dass das Quecksilber in seinem Barometer zu leuchten anfing,
wenn man es heftig schüttelte.
Der erste echte Vorläufer der modernen Leuchtstoffröhre aber ist die so genannte „Geißlersche
Röhre“, benannt nach Heinrich Geißler, der sie 1857 erfand. Geißler war Glasbläser und Physiker. Er betrieb in Bonn eine Werkstatt für physikalische und chemische Apparate. Eines seiner
Produkte war eine evakuierte Glasröhre mit jeweils einer Elektrode an den Enden. Die Röhre ist
mit einem Gas (Neon, Argon oder auch einfach Luft) unter niedrigem Druck befüllt. Legt man
nun eine Hochspannung an die beiden Elektroden an, so beginnt das Gas im Inneren zu leuchten. Diese Röhre wurde in den 1880er Jahren in größeren Stückzahlen produziert. Sie diente
allerdings vorwiegend der Unterhaltung, da sie für Beleuchtungszwecke nicht hell genug war.
1901 erfand Peter Cooper-Hewitt die Quecksilber-Dampflampe, die blaugrünes Licht ausstrahlt. Diese Lampe wurde aufgrund ihrer hohen Effizienz in der Fotografie genutzt. Die Lichtfarbe spielte bei der damaligen Schwarz-Weiß-Fotografie noch keine besondere Rolle.
Edmund Germer schlug 1926 vor, den Druck innerhalb der Röhre zu erhöhen und die Röhre
mit einem Leuchtstoff zu beschichten, der ultraviolette Strahlung in sichtbares, in weißes Licht
umwandelt. Und jetzt begann ein Wettstreit um die Patente. Die Firma General Electric kaufte
später Germers Patent und produzierte ab 1938 Leuchtstofflampen mit kommerziellem Erfolg.
Seither haben Leuchtstofflampen große Verbreitung erfahren. Heutzutage werden etwa 70 %
des künstlichen Lichtes mit derartigen Entladungslampen erzeugt. Sie bieten eine Energieersparnis bis zu 80 % gegenüber der Glühbirne. Ein weiterer großer Vorteil ist ihre sehr lange
Lebensdauer von aktuell ca. 18.000 Stunden gegenüber etwa 1.000 Stunden bei Glühbirnen.
Die Wärmebildkamera beweist:
Eine Glühbirne verschwendet den Strom zur
Erzeugung von Hitze (Darstellung in rot). Eine
Leuchtstofflampe, hier in Form einer Energiesparlampe, erhitzt sich dagegen sehr viel weniger
(Darstellung in gelb/orange).
Energieeffizienz ist jedoch nicht alles. Leuchtstoffröhren sind alles andere als perfekt und haben,
abgesehen von nur unzureichender Farbtreue, auch weitere Schwächen:
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Sie sind schlecht schaltbar, d. h. technische Applikationen sind nicht möglich.
Sie sind schlecht dimmbar.
Sie haben eine schlechte Lichtverteilung, z. B. keine Spotausleuchtung.
Sie enthalten Quecksilber und sind am Ende ihres Licht-Lebens sogar Sondermüll.
Sie benötigen große, fragile Aufbauten.
Die Suche des Menschen nach dem perfekten Licht der Zukunft geht also weiter.
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Level 4.0 – Das Halbleiterlicht
Welches Licht bietet zu all diesen genannten Nachteilen eine Lösung?
Welches Licht kombiniert
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Energieeffizienz,
Farbfreiheit,
Stabilität,
lange Lebensdauer,
Brillanz,
einfachen Aufbau und flexiblen Einsatz,
geringe Kosten,
und die vielen technischen Erfordernisse unserer Zeit?
Es ist das Licht aus Halbleitern, die LED - die Leuchtdiode.
Das Grundprinzip des Halbleiterlichts: In dünnen Schichten aus Halbleitern können bei angelegter Spannung freie Elektronen mit positiv geladenen Atomrümpfen rekombinieren (s. auch
Abbildung auf S. 16). Der Fachmann nennt diesen atomaren Elementarprozess Elektron-LochRekombination und man erkennt wieder den schon beschriebenen Lichtenergieprozess. Die
dabei frei werdende Energie strahlt der Halbleiter zu einem großen Teil als Licht ab.
Der fundamentale Unterschied zwischen dem Halbleiterlicht und der Glühbirne lässt sich auf der
Straße anhand der Bremslichter neuerer und älterer Autos beobachten: Bei schnellem An- und
Ausschalten der Glühbirne leuchtet diese langsam auf und wird ebenso langsam wieder dunkler.
Dies ist der Glühprozess. Bei der LED ist das anders: Das Licht ist an oder aus. Beim Bremslicht
heißt dies verkehrstechnisch konkret: In kritischen Situationen spart die LED dem Fahrer die
oftmals entscheidende Mikrosekunde an Reaktionszeit ein, was bei Tempo 100 immerhin eine
Kofferraumlänge ausmacht. Es handelt sich also um einen Lichterzeugungsprozess, der aus der
elektrischen Energie schneller und effektiver das gewünschte Licht liefert.
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Einige Meilensteine der LEDs: Bereits 1907 beobachtete Henry Joseph Round, einer der bedeutenden Erfinder auf dem Gebiet der Radiowellen, erstmals das Phänomen der Lichterzeugung durch elektrische Anregung eines Kristalls. Eigentlich wollte Round Radiowellen detektieren. Dabei erkannte er auch, dass es sich um so genanntes kaltes Licht handelte, denn die
Lichterzeugung erfolgte ohne erkennbare Erwärmung des Kristalls.
Aber Rounds Beobachtung wurde zunächst nicht weiter beachtet, da sich die mit dem Thema
beschäftigten Forscher in dieser Zeit mehr für Radiodetektoren interessierten. Mit Arbeiten an
Kristallen aus Galliumarsenid (GaAs) und Galliumphosphid (GaP) kam die LED-Entwicklung voll
in Gang. 1962 war es dann soweit: Die erste kommerzielle praktikable rote LED wurde von Nick
Holonyak vorgestellt.
Die Entwicklung ging nun rasend schnell: neue Farben, bessere Energieeffizienz, höhere Lichtleistung – ständig neue Rekorde. Ende 1993 gelang Shuji Nakamura der Durchbruch mit blauen LEDs und damit war auch der Weg frei für die weiße LED, das Halbleiter-Licht für die Allgemeinbeleuchtung. Das Prinzip ist so ähnlich wie bei der Leuchtstoffröhre. UV-Licht, also
bläuliches Licht, wird durch Konverterstoffe in weißes Licht umgewandelt.
Das Halbleiterlicht ist nun nicht mehr aufzuhalten. Die erzielbare Lichtleistung der LED verdoppelt sich derzeit alle zwei Jahre. Innerhalb der nächsten Jahre wird die Lichtausbeute auf
300 lm/W gesteigert, dem dreifachen Wert der Leuchtstoffröhre. Damit wird die LED mit all ihren
Vorteilen die effektivste Lichtquelle überhaupt. Unsere Umwelt und unsere Stromrechnung werden es uns danken.
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Bis 2025 erwarten die Analysten folgende Bilanz:
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Jede dritte Lichtquelle wird eine LED sein.
Hierdurch wird weltweit der Stromverbrauch um 10 % gesenkt.
Das würde die Stromrechnungen um ca. 100 Milliarden Euro p. a. verringern,
Ausgaben von ca. 50 Mrd. Euro für den Bau neuer Kraftwerke überflüssig machen.
Selbst beim Auto könnte die weiße LED den Spritverbrauch um 0,2 l/100 km senken.
Die Lichtrevolution steht also erst noch bevor. Und die großen Einsatzgebiete der High Brightness LEDs sind heute noch gar nicht erschlossen. Mehr als die Hälfte aller LEDs werden heute
nur im Handy eingesetzt, doch das Anwendungsspektrum wandelt sich schnell hin zu den größeren Märkten wie Allgemeinbeleuchtung und Automobilbereich, wie ein Ausblick zeigt:
Ähnlich zur Elektronik vor über 30 Jahren vollzieht sich nun der Paradigmenwechsel vom Röhrenlicht zum Halbleiterlicht. In der aktuellen Energiedebatte ein wichtiger Fortschritt. Für die
Automobilindustrie bieten neue LED-Systeme enorme Vorteile in der Straßenbeleuchtung. So
werden kamerabasierte Programme entgegenkommende Wagen oder bestehende Hindernisse
blitzschnell erkennen, mittels Rechnern auswerten und gemäß den Forderungen einsetzen können. Das eingeschaltete Fernlicht muss dann nicht mehr manuell bei einem entgegenkommenden Fahrzeug ausgeschaltet und später wieder eingeschaltet werden, weil die Scheinwerfer
automatisch ihre Strahlung partiell umlenken können. Die Fahrbahn bleibt hell erleuchtet und
damit sicher. Gleiches gilt für das Kurvenlicht, das teilweise schon heute mechanisch im Einsatz
ist: Mit Hilfe von LED kann es dann viel schneller und ohne Verschleiß das benötigte Licht auf
die Straße lenken - dort, wo es benötigt wird.
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Beispielhaft für diese Entwicklung präsentierte Michael Dick, Vorstand für Technische Entwicklung der Audi AG auf dem Kongress „Optische Technologien“ im Februar 2008 in Berlin, das
neue Licht im Audi R8 - dem ersten Serienfahrzeug mit voll ausgestatteten LED-Scheinwerfern.
Diese LEDs sind auch ein Ergebnis der Hightech-Strategie (s. Seite 17).
Level 5.0 – Organische LED
Und die Zukunft geht unaufhaltsam weiter: LEDs aus organischen Halbleitermaterialien werden
die LEDs aus nichtorganischen Materialien ergänzen. Die erste praktikable OLED wurde 1987
von Ching Tang vorgestellt.
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Organische LEDs, das ist Licht aus organischen Materialien, basiert also wesentlich auf Kohlenstoffen. Oder in anderen Worten: OLED, das ist das Licht aus Kunststoff - Plastiklicht.
OLEDs haben eine ganze Reihe von weiteren vorteilhaften Eigenschaften:
x Große Helligkeit
x Geringes Gewicht
x Geringe Leistungsaufnahme
x Im Display ein großer Betrachtungswinkel
x Im Massenherstellungsverfahren geringe
Herstellungskosten
Am augenfälligsten ist jedoch: Sie sind flach, flexibel, transparent und großflächig herstellbar,
beispielsweise für Lichttapeten - Tapeten aus Licht!
OLED ist damit das Synonym für eine vollkommen neue Lampengeneration. Sie eignen sich
als blendfreie Lichtquelle sowohl für atmosphärische Raumbeleuchtung als auch für funktionale Beleuchtung: selbst leuchtende Werbeflächen, Verkehrszeichen und Straßenschilder,
Not- und Hinweissignale, Flächenlichtquellen im
Auto, z. B. der leuchtende Wagenhimmel, diffuse Deckenstrahler und transparente Raumtrenner als Allgemeinbeleuchtung im Wohnbereich.
Auch der Tapetenfernseher ist möglich - ganz
sicher keine Vision, sondern absehbare Realität. Organische Leuchtdioden erscheinen heute
als der bei weitem aussichtsreichste Kandidat
für eine neue Generation extrem dünner und
leichter Flachbildschirme.
Quelle: OSRAM Opto Semiconductors
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Die OLED-Technologie bietet die einzigartige Möglichkeit, hocheffiziente Lichtquellen in Siliziumuntergründe einzubringen: So wird erstmals die direkte Integration von Lichtquelle und Chiptechnologie möglich. Zum anderen kann das flüssige Grundmaterial im Versuchslabor mit einem
Tintenstrahldrucker-ähnlichen Prozess Pixel für Pixel zu einem vollfarbigen Display aufgebaut
werden: OLED-Displays aus dem Drucker.
Das Grundprinzip des OLEDs:
OLED-Produkten wird ein Marktpotenzial in Milliardenhöhe prognostiziert. Mehr als 25 Jahre
nach ihrer Entdeckung stehen sie vor dem kommerziellen Durchbruch. Der weltweite Umsatz
z. B. mit kleinen, monochromen OLED-Displays für Autoradios, Handies, Rasierer oder Digitalkameras bezifferte sich im Jahr 2004 schon auf ca. 500 Millionen Euro. Bis zum Jahr 2009 wird
er jedoch bis auf ca. 2,5 Milliarden Euro ansteigen. Der Grund: In Zukunft wird nahezu jedes
Produkt mit einem Display ausgerüstet sein. Das Telefon hat es vorgemacht. Der weltweite Beleuchtungsmarkt mit organischen Leuchtdioden wird von den Analysten für das Jahr 2020 auf
ca. 13 Milliarden Euro geschätzt.
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Fazit
Das Halbleiterlicht wird die Welt des Lichts nachhaltig prägen. Und Deutschland als eine der
führenden Lichtnationen will und muss daran partizipieren. Beleuchtung und Lichtquellen sind
neben dem Maschinenbau und dem Life Science-Bereich eine der drei großen Leitmärkte der
Optischen Technologien in Deutschland. Immerhin hält „Made in Germany“ im Beleuchtungsmarkt mit einer Exportquote von 75 % einen Weltmarktanteil von fast 30 %. Hierzu sind erhebliche Forschungsanstrengungen und Investitionen zu leisten, bevor die asiatische und amerikanische Konkurrenz am Ziel ist. Dann kann der Triumphzug von LED und OLED maßgeblich in
Deutschland und Europa stattfinden, zur Standortsicherung beitragen, Arbeitsplätze schaffen
und einen Beitrag zum Umweltschutz leisten.
Die Hightech-Strategie - Förderung der aktuellen Lichtforschung
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt mit der Hightech-Strategie den Generationswechsel in der Beleuchtung gleich mit mehreren Maßnahmen, ganz wesentlich im Rahmen des Forschungsprogramms „Optische Technologien - Made in Germany“.
Mit der laufenden BMBF-Initiative NanoLux - mehr Licht mit weniger Energie werden weiße Leuchtdioden zukünftig einen Wirkungsgrad von über 50 % erreichen - fast 20-mal effizienter als
die Glühbirne. Zusätzlich wird Licht in Form, Farbe und Helligkeit
zukünftig frei wählbar einzustellen sein.
Ein erstes Ergebnis: Das Unternehmen OSRAM Opto Semiconductors hat kürzlich in diesem Bereich mit seiner superhellen,
kaltweißen LED Lichtquelle die angestrebte 1.000 Lumen-Hürde
geknackt - ein Weltrekord! Damit übertrifft die LED schon die 50
Watt Halogenlampe. Der breite Einsatz von LEDs in der Allgemeinbeleuchtung ist damit greifbar. Zurzeit fördert das BMBF vier
Forschungsverbünde mit 30 Partnern und einer Summe von ca.
55 Millionen Euro.
OSTAR-Lighting
Quelle: OSRAM Opto Semiconductors
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Belohnt wurden die Anstrengungen der OSRAM-Forschung durch den Deutschen Zukunftspreis
2007, den Dr. Klaus Streubel, Dr. Stefan Illek und Dr. Andreas Bräuer aus den Händen von
Bundespräsidenten Horst Köhler für ihr Bahn brechendes Projekt „Licht aus Kristallen - Leuchtdioden erobern den Alltag“ erhielten. Bundesministerin Dr. Annette Schavan gratulierte den Gewinnern: “Dieser schöne Erfolg zeigt, das wir mit unserer Förderung von Zukunftstechnologien
genau richtig liegen.“
Im Jahr 2006 startete Bundesforschungsministerin Dr. Annette Schavan eine weitere große
Initiative zum Licht der Zukunft. In der OLED-Initiative des BMBF werden Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet organischer Leuchtdioden bis 2011 mit ca. 100 Millionen Euro gefördert. Beteiligte Unternehmen investieren in diesem Zeitraum zusätzlich die 5-fache Summe.
Entlang der vollständigen Wertschöpfungskette vom Materiallieferanten bis zum Anwender bilden die Teilnehmer so ein systemisches Forschungsnetzwerk, eine Forschungsmatrix mit verschiedenen Anwendungsgebieten wie Beleuchtung, digitale Beschilderung oder Display.
Insgesamt haben sich derzeit in 4 Verbundprojekten 19 Unternehmen und 11 Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen. Ein erstes Ergebnis der Arbeit ist die transparente OLED.
Die Vision: Tagsüber sieht die OLED aus wie ein normales Fenster, abends verbreitet sie angenehmes Licht.
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In der OLED-Initiative bringen sie das Band des Lichts zusammen (v. links):
Dr. Paul Breddels, Executive Vice President, Liquid Crystals Divison, Merck, Martin Goetzeler, President and Chief Executive Officier, Osram, Theo van Deursen, Chief Executive Officer Philips Lighting and Member of the Philips Board of
Management, Dr. Annette Schavan, Bundesministerin für Bildung und Forschung, Dr. Stefan Marcinowski, Mitglied des
Vorstands der BASF Aktiengesellschaft und Sprecher der Forschung, Martin Tibken, Geschäftsführer, Optrex Europe.
Die Zukunft kennt keine Grenzen. Nichts ist so stark wie eine Idee, deren Zeit gekommen ist.
LED und OLED sind das „neue, beste Licht der Welt“. Der Glühbirne, der Revolution von einst,
dürfte schon bald sprichwörtlich das Licht ausgehen. Die ca. 6 bis 8 Milliarden Glühbirnen auf
der Welt sind zu einem beherrschenden Umweltthema geworden.
Wir sind jedoch ganz sicher nicht am Ende der „Evolution Of Light“ - das Jahrhundert des Photons hat gerade erst begonnen.
Antworten zum Glühlampen-Quiz:
1. Man benötigt 150 Kerzen, um eine Wattstärke von 100 Watt zu erreichen.
2. Wickelt man einen Glühfaden einer normalen Birne aus, misst dieser 88,14 cm.
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