Deutsche Innovation tritt aus der Hinterleuchtung in die Leuchtentechnik ein
Plasmalampen als LED-Alternative
Eine bislang wenig beachtete Lichttechnologie kann im allgemeinen Beleuchtungsmarkt über manche Unzulänglichkeiten von Leuchtdioden hinweghelfen.
Bildschirme werden seit 15 Jahren mit Hilfe der e3-Technologie hinterleuchtet. In der allgemeinen Lichttechnik ist die Technologie hingegen nahezu unbekannt. Dabei kann sie in mancherlei Hinsicht durchaus mit der Leuchtdiode (LED) konkurrieren. Denn ähnlich gute und unter ökologischen Gesichtspunkten sogar teils bessere Resultate erzielt der deutsche Hersteller Global LightZ mit seinen e3-Plasmalampen.
50.000 Stunden Betrieb bis 250 °C Umgebungstemperatur
Global LightZ, mit Sitz im thüringischen Breitungen, hat die Technik inzwischen, auch dank mehrerer patentierter Verbesserungen, so weit fortentwickelt, dass Lichtausbeuten von 50 bis 100 lm/W bei e3 heute möglich sind. Wenn e3-Lampen in Leuchten oder Beleuchtungssystemen eingesetzt werden, ist ein Leuchten- Wirkungsgrad von 30 bis 50 lm/W bereits der Mindeststandard. Dabei können e3-Lampen, je nach Version, bei Umgebungstemperaturen von -35 °C bis +250 °C betrieben werden. »Gerade diese hohe thermische Verträglichkeit ist ein klares Plus für unsere Technik«, erklärt Klaus Wammes, Geschäftsführer von Global LightZ, »bei einer Leuchtdiode wird Betrieb ab 60 °C schon kritisch, zumindest ist ein gutes thermisches Management dann unabdingbar. Und ab Umgebungstemperaturen von ungefähr 100 °C lässt sich die Leuchtdiode nur noch mit einer extrem geringen Leistung und Lichtausbeute betreiben, so dass sie im dreistelligen °C-Bereich praktisch unbrauchbar ist«.
Natürlich beziehen sich die Angaben zur Temperatur-Resistenz auf die Lichtquelle selbst – die Elektronik muss man, wie immer bei Einsatzbereichen mit großer Hitze, zum Beispiel mit Hilfe keramischer Bauteile ausreichend isolieren, beziehungsweise so verbauen, dass sie der Hitze nicht unmittelbar ausgesetzt ist. Wammes zieht einen Vergleich: »Wenn Sie zum Beispiel mit einer solchen Röhre einen Backofen innen beleuchten, hält die Röhre problemlos 250 Grad aus, aber die Elektronik muss abgeschirmt verbaut werden – aber das lässt sich ja auf der Designebene lösen«.
Und wer nun denkt, dass derart hohe Temperaturen der Brenndauer der Lampen (analog etwa zu Glühlampen) Abbruch tut, irrt. »Wir spezifizieren 50.000 Stunden Lebenserwartung gemäß den vom ZVEI definierten Standards für Lebensdauer-Statistiken«, verspricht Wammes.
Aber nicht nur die hohe Temperatur-Resistenz ist in kritischen Anwendungen von Vorteil. So kann die Farbwiedergabe für alle lieferbaren Farbtemperaturen (von 2000 bis 10.000 K) mit einem gleich bleibenden CRI-Wert von mehr als 84 ohne weiteres mit Leuchtdioden mithalten. Und für Spezialanwendungen kann Global LightZ auch Röhren mit einem CRI über 90 produzieren – höhere Werte wurden auch von Weißlicht-LEDs bisher kaum erzielt (mit RGB-Kombinationen ist ein höherer Wert möglich, allerdings fast immer zu Lasten der Lichtausbeute). Seinen guten CRI behält e3-Licht übrigens bei jeder Lichttemperatur. Dies ist umso interessanter, weil die neueste Generation der e3- Röhren, das sogenannte »V-Light«, zwischen 2000 und 10.000 K stufenlos regelbar ist. Die benötigte Steuerungselektronik ist bereits im Leuchtmittel integriert und kann mittels Taster angesprochen werden.
Lambertscher Strahler für vielfältige Anwendungen
Die Eignung für Spezialanwendungen ist übrigens ein weiterer Vorteil der Technologie. Die Röhren lassen sich in nahezu allen gewünschten Formen produzieren. Und weil die extrem dünnen Röhren sich darüber hinaus beliebig kombinieren und praktisch unsichtbar in Fugen verbauen lassen, bieten e3-Röhren bereits jetzt bislang kaum vorstellbare gestalterische Freiheiten. Dabei kommt der Technik auch zu Gute, dass jede e3-Röhre (anders als bei der stets punktförmig strahlenden LED) von jedem Punkt ihrer Linienform lambertisch abstrahlt. Und weil e3- Röhren sehr wenig Wärme an umgebende Bauteile abgeben, können sie ohne Kühlkörper verbaut werden, was sich auch auf die Ökobilanz positiv auswirkt.
Integratoren gesucht
Mit der Pendelleuchte »Barolo« (die in drei verschiedenen Lichtfarben erhältlich ist) und der Linienlampe »LineLight« bietet Global LightZ bereits zwei fertig konfigurierte Leuchten an. Primär sieht sich das Unternehmen aber als Produzent von Lichtquellen und nicht als Leuchtenhersteller. Global LightZ sucht deshalb Integratoren, für die man maßgeschneiderte Lösungen anbietet – sowohl für den Bereich allgemeine Beleuchtung als auch für Spezialanwendungen. Interessierte Designer, Integratoren, Anwender etc. können sich in regelmäßigen Workshops am Firmensitz von Global LightZ in Breitungen über die Möglichkeiten der Technologie informieren, die derzeit auch eine VDE-Zertifizierung durchläuft. Zu den nächsten Terminen am 2. September, 7. Oktober, 4. November und 2. Dezember 2010 kann man sich jederzeit telefonisch unter 036848 2593-300 oder per E-Mail an info@glz-mfg.de anmelden.
e3: Fortentwickelte Leuchtstoffröhren
Der Name e3-Technologie leitet sich von »energy efficient excitation«, also energieeffiziente Anregung, ab. e3-Lampen gehören in die Familie der Niederdruckentladungs-Lampen. Sie bestehen aus etwa 3 mm dünnen Glasröhrchen – eingebettet in Metall- oder Glas-Keramik-Körper –, die mechanisch bearbeitbar und daher auch verformbar sind. Die meisten Leuchten sind innen mit dotierten Keramiken beschichtet. Außerdem tragen sie einen so genannten Getter in sich, also ein aktives Material, das dazu dient, das Innenvolumen der e3-Glasröhrchen möglichst lange »sauber« zu erhalten. Hinzu kommt eine ausgesuchte Edelgasmischung mit einem Innendruck zwischen ca. 2 mbar und 0,7 bar. Die Lampen können auch leistungsfähige Multiband- Phosphore enthalten, die auch einzelne rot, grün und/oder blau emittierende Lampen möglich machen. Diese werden genutzt, um das gewünschte Lichtspektrum zu erzeugen oder zu korrigieren. Standardmäßig betreibt man die e3- Leuchtmittel mit 24 V.
Ihr komplexes Funktionsprinzip basiert auf der Ionisierung verdampfter beziehungsweise gasförmiger Teilchen zur gesteuerten temporär stabilen Clusterbildung und ist damit eine entscheidende Weiterentwicklung der schon lange bekannten Leuchtstoffröhren. Mittels entsprechender Kontrolle der Vorgänge bilden sich kurzzeitig stabile Cluster (so genannte Exciplexe), die ultraviolettes, sichtbares und/oder infrarotes Licht erzeugen. Eine entsprechende Kombination daraus ergibt das gewünschte Lichtspektrum (Lichtfarbe). Zudem erzeugen die Plasmaprozesse noch eine kleine Menge an extrem langwelligem Licht, das zur Regelung und Steuerung des gesamten Systems benötigt wird.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung entsteht ein elektrisches Feld, das Elektronen und Elementarteilchen (Ionen, Atome, Moleküle) innerhalb der Glasröhre beschleunigt – was zwangsläufig zu Kollisionen führt, bei denen dann verschiedene, genau gesteuerte quantenphysikalische Prozesse stattfinden. Die hierbei ausgesendeten Elektronen (Photonen) werden in der Keramikschicht sortiert und aufbereitet und verlassen dann das Glasröhrchen als Beitrag zum gewünschten Lichtspektrum. Um recht einfach eine stabile Ionisation zu erreichen, werden als Füllgas Edelgase genutzt. Je nach der Zusammenstellung der beteiligten Komponenten lassen sich unterschiedliche Arten von Clustern und damit unterschiedliche Emissionen der beteiligten Elementarteilchen erzeugen.
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