Energiesparen im Alltag

Intelligente Beleuchtung

Immer mehr Menschen geht eine LED auf! Da die kleinen Leuchtdioden (LEDs) äußerst stromsparend und langlebig sind, sorgen sie immer häufiger für Erleuchtung in unserem Alltag. Und die nächste Beleuchtungsrevolution steht schon in den Startlöchern: OLEDs, organische lichtemittierende Dioden. Der „guten alten“ Glühbirne bleibt da nur der Auftritt im Museum. Wie die Chemie viele helle Momente in unserem Alltag schafft, erfahren Sie hier.

Das könnte Sie auch interessieren

Touchpad mit LEDTouchpad mit LEDTouchpad mit LED

LED

Es werde Licht!

Endlich klare Sicht – für eine optimale Bildqualität ...wird bei hochwertigen LC-Displays der gesamte Bildschirmbereich hinterleuchtet. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: satte Farben, mehr Helligkeit, stärkerer Kontrast und eine gleichmäßige Ausleuchtung der Bildfläche. Dafür sorgen Lichtleiter und Leuchtdioden (LEDs). Als Lichtquelle dienen die LEDs. Sie sind langlebig, energiesparend und verbrauchen kaum Platz. Verschiedene Leuchtstoffe und Halbleitermaterialien aus der Chemie bringen Leuchtkraft und Farbe. Die Lichtleiter der Beleuchtungsmodule (Backlight Units) bestehen aus Kunststoffen wie Polymethylmethacrylat (PMMA). Sie lenken das Licht an die richtigen Stellen und verteilen es gleichmäßig. Der äußerst transparente und kratzfeste Kunststoff PMMA ist besser bekannt als Acrylglas.

 Produktion von LEDs Produktion von LEDs Produktion von LEDs

LED

Die haben den Hut auf!

Jede LED trägt eine „Haube“, die das Innenleben ...schützt und zugleich als Linse für das austretende Licht dient. Dieses Gehäuse besteht aus hochtransparentem Kunststoff oder Glas – für das Auge kaum zu unterscheiden. Der Kunststoff PMMI (Polymethylmethacrylimid) ähnelt Acrylglas, dem Ringstrukturen in die Polymerkette eingebaut wurden. Acrylglas liefert auch in heißeren Umgebungen sehr gute optische Leistungen und wird etwa in Linsen und Lichtleitern von Kfz-Scheinwerfern verwendet. Auch bei Glaslinsen ist Chemie mit im Spiel: Kieselsäure und Silane (zwei siliziumbasierte Verbindungen) werden im Ofen zu hochreinem Glas verdichtet. Linsen aus Silikon trüben bei hohen Lichtströmen ebenfalls nicht ein. Die Silikone können sogar direkt auf den LED-Chip aufgebracht werden. Anschließend genügt etwas UV-Licht zum Härten des Silikons.

 LEDs beleuchten das LCD-Panel  LEDs beleuchten das LCD-Panel  LEDs beleuchten das LCD-Panel

LED

Ein Alltag voller Kontraste

Auch beim heimischen TV-Gerät spielen LEDs eine erhellende ...Rolle. Sie beleuchten das bildgebende LCD-Panel von hinten und machen das Geschehen so erst sichtbar. Dabei können die LEDs ringsum im Rahmen des TV-Geräts sitzen („Edge-LED“) oder direkt hinter dem Panel. Beide LED-Technologien sind deutlich sparsamer als die bisherigen Leuchtstoffröhren. Sitzen die LEDs direkt hinter dem Panel, kann man sie über „lokales Dimming“, also punktuelles Verdunkeln, genau ansteuern: Helle Bildbereiche müssen mit viel Licht versorgt werden, die dunkleren mit weniger bis keinem. Bei Edge-LED-Geräten erscheint die gesamte Bildfläche heller oder dunkler. Die Chemie liefert für die LEDs neben Halbleitern (Galliumnitrid-Kristallplättchen) auch anorganische Leuchtstoffe. Letztere sind nötig, um Weißlicht für einen hohen Bildkontrast zu erzeugen.

LED steht für „light emitting diode“ LED steht für „light emitting diode“ LED steht für „light emitting diode“

LED

Licht ins Dunkel – wie funktionieren LEDs?

Die Abkürzung LED steht für „light emitting diode“ ...oder „Licht emittierende Diode“. Eine LED (auch: Leuchtdiode) ist ein Licht aussendendes Halbleiter-Bauteil. Fließt Strom durch die Diode, sendet diese Licht aus. Die Grundfarbe einer LED hängt vom Halbleitermaterial ab: LEDs aus Galliumarsenidphosphid (GaAsP) und Galliumphosphid (GaP) leuchten rot. LEDs aus Galliumnitrid (GaN) blau oder grün. Für weißes Licht wird der blauen Leuchtdiode zusätzlich ein gelber Leuchtstoff auf Silikat- oder Granat-Basis beigefügt. Durch Variation der Leuchtstoffzusammensetzung lässt sich je nach Wunsch ein kaltes oder warmes weißes Licht erzeugen.

LED

Bunt kann jetzt auch weiß

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiter-Bauteil, ...das Licht aussendet, sobald Strom hindurchfließt. Die Grundfarbe der LED hängt dabei vom verwendeten Halbleitermaterial ab: LEDs aus Galliumarsenidphosphid (GaAsP) und Galliumphosphid (GaP) leuchten rot. LEDs aus Galliumnitrid (GaN) blau oder grün. Für weißes Licht bedarf es eines Umwegs: Hierzu wird einer blauen LED ein gelber Leuchtstoff auf Silikat- oder Granat-Basis beigefügt. Der Leuchtstoff wandelt einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht um. Zusammen lassen die beiden Farben Blau und Gelb die LED in einem Weiß erstrahlen, das dank moderner Leuchtstoffe aus der Chemie heute warm und angenehm wirkt. Richtschnur für die Lichtqualität ist das Tageslicht mit einem Referenzwert von 100. Mit einer Farbwiedergabe von über 90 kommen moderne LEDs dem schon sehr nahe.

LED StehlampeLED StehlampeLED Stehlampe

LED

Mit Erleuchtung sparen

Auch wenn ihr manch einer hinterher trauert – die ...„gute, alte“ Glühbirne ist eher alt als gut. Sie ist ein echter Energieverschwender. Etwa 20 Prozent des weltweit verbrauchten Stroms werden laut Bundesforschungsministerium für die Beleuchtung eingesetzt. Zwei Drittel davon ließen sich mit intelligent gemanagten LED-Lichtquellen einsparen. LED-Lampen haben eine bis zu 20-mal längere Lebensdauer als Energiesparlampen. Ihre Karriere begann bunt, d.h. in rot, gelb und grün, später auch in blau. Mittlerweile erzeugen LED-Lampen warmweißes Licht aus einem Halbleitermaterial, kombiniert mit einem Leuchtstoff. Der Durchbruch dafür gelang erst Mitte der 1990er, als die erste weiße LED mithilfe eines Leuchtstoffs entwickelt wurde. Heute sorgen sie Zuhause und im Freien für Sicht und Sicherheit – sei es als Gartenleuchte oder Straßenbeleuchtung.

LED

Nie wieder in die Röhre schauen

Die Grundlagen dafür, dass TV-Geräte heute so angenehm ...flach sind, stammen aus dem Jahr 1888. Damals kam man den Flüssigkristallen auf die Spur. Dennoch dauerte es noch weitere 80 Jahre, bis 1968 das erste LCD-Display der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Seitdem prägte die Technologie der optisch flink veränderlichen Flüssigkristalle nicht nur frühe Digitaluhren und Radiowecker, sondern auch die Monitore, Displays und TV-Geräte von heute. Sie alle müssen aber von hinten beleuchtet werden, um sichtbar zu sein. Das ändert sich jetzt mit OLEDs, organischen LEDs, die nicht nur das Bild formieren, sondern auch aus eigener Kraft leuchten.

LED

Können Kristalle flüssig sein?

Nur selten nennt man sie bei ihrem sperrigen deutschen ...Namen „Flüssigkristallanzeige“: die Liquid-Crystal-Displays (kurz LCDs). Täglich begleiten sie uns als Bildschirme in Handys, Notebooks, Monitoren, Flachbildfernsehern und Automaten. Diese LCDs sind in viele kleine Pixel (Bildpunkte) unterteilt. Legt man eine elektrische Spannung an, verändern sich in jedem Pixel die optischen Eigenschaften der Flüssigkristalle und beeinflussen so in Sekundenbruchteilen das durchscheinende Licht. Pixel für Pixel setzt sich so ein kontrastreiches und scharfes Bild zusammen. Die Chemie mischt und ordnet die Flüssigkristalle neu – so wie es die jeweilige Aufgabe erfordert. Sehr zur Freude von Filmfreunden oder PC-Spielern, die sich über das gute Bild und schnelle Reaktionszeiten freuen.

OLED-FernseherOLED-FernseherOLED-Fernseher

LED

OLED? Oh, là, là!

Vive la révolution! OLEDs, organische lichtemittierende ...Dioden, werden den Displaymarkt umkrempeln! Denn sie benötigen – anders als LCD-TVs – keine Hintergrundbeleuchtung, um ein Bild sichtbar zu machen. Hier leuchten die einzelnen Pixel, einmal unter Spannung gesetzt, selbst! So können OLED-Fernseher im TV- und Heimkinobereich extrem kontrastreiche Bilder bieten. Die Struktur der OLED-Moleküle bestimmt dabei die Farbe des Lichts, das sie nahezu ohne Wärmeabgabe aussenden. OLED-Panels sind hauchdünn, denn die OLED-Materialien, chemisch hergestellte Halbleitermoleküle oder -polymere, werden auf Glas oder Folie aufgetragen. Das geschieht entweder im Vakuum oder durch Druckverfahren – ähnlich einem Tintenstrahler. Die chemisch aktive, also bildgebende Schicht ist ca. 100-mal dünner als ein menschliches Haar. Einfach revolutionär!

Hintergrundbeleuchtung durch LEDsHintergrundbeleuchtung durch LEDsHintergrundbeleuchtung durch LEDs

LED

Mein TV hat'n Schatten!

Ohne Hintergrundbeleuchtung könnte selbst der modernste ...LCD-Fernseher nur Schemen und Schlieren zeigen. Denn dadurch wird das Geschehen auf dem bildgebenden LCD-Panel erst sichtbar. Heute sorgen LEDs für das richtige Licht im TV. Sie sitzen entweder ringsum im Rahmen des TV-Geräts („Edge-Backlight“) oder vollflächig direkt hinter dem LCD-Panel („Direct-Backlight“). Beide LED-Technologien verbrauchen deutlich weniger Energie als die bisher eingesetzten Leuchtstoffröhren. Sitzen die LEDs direkt hinter dem Panel, kann man sie über „lokales Dimming“, also punktuelles Verdunkeln, präzise ansteuern. Bei Edge-Backlight-LED-Geräten wird das Bild als Ganzes heller oder dunkler ausgesteuert. Die Chemie liefert unter anderem die Halbleiter (Galliumnitrid-Kristallplättchen) und die anorganischen Leuchtstoffe für die weißen LEDs der Backlight-Systeme.

LED

Dünn, dünner, OLED

Gerade noch verdrängt die LED die Glüh- und sogar ...die Energiesparlampe, schon bahnt sich die nächste Beleuchtungsrevolution an: OLEDs, organische lichtemittierende Dioden, bestehen aus kleinen Molekülen oder Polymeren. Diese halbleitenden Materialien werden in einer nur wenige Hundert Nanometer dünnen Schicht zwischen einem Plus- und einem Minuspol auf Glas oder Folie aufgetragen. Unter elektrischer Spannung leuchten sie von selbst. OLEDs können in diversen Farben leuchten, geben kaum Wärme ab, sind stufenlos dimmbar und strahlen flächiges und blendfreies Licht aus. Künftig könnten sie z. B. an Wänden oder Möbeln für stimmungsvolles Ambiente in Wohnräumen sorgen oder auch als „schaltbare Jalousie“ an Fenstern dienen: Ausgeschaltet gewähren die transparenten OLEDs vollen Durchblick, leuchtend schotten sie neugierige Blicke von außen ab.

Telefon mit WählscheibeTelefon mit WählscheibeTelefon mit Wählscheibe

Kommunikation

Kommunikation in Lichtgeschwindigkeit

Schnelles Surfen im Internet, fernsehen in Full-HD ...und telefonieren mit optimaler Sprachqualität – bei den stetig steigenden Datenmengen kommen die meisten Breitbandtechnologien allmählich an ihre Grenzen. Hier schaffen hochtransparente Glasfaserkabel Abhilfe. Diese übertragen die Daten nicht wie herkömmliche Kupferkabel mit elektrischen Impulsen, sondern mit Lichtsignalen. Der Clou: Hochreine Chlorsilane sorgen dafür, dass die hauchdünnen Fasern aus geschmolzenem Glas das Licht besonders gut und störungsfrei leiten – auch über längere Strecken. Zudem ermöglichen Glasfaserkabel eine deutlich höhere Bandbreite. So können selbst die größten Datenpakete sprichwörtlich in Lichtgeschwindigkeit verschickt werden.

Kommunikation

Gesprächiges Örtchen

Im Scherz – aber nicht ganz zu Unrecht – wurde ...das gelbe Telefonhäuschen als wichtigste Immobilie der Deutschen Post bezeichnet. Wände, Tür und Dach bestehen aus glasfaserverstärktem Polyester. Dieses Material zählt zu den Verbundwerkstoffen, die sich durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit auszeichnen – und das bei äußerst geringem Gewicht. Mehr als 276 Kilogramm brachte ein voll ausgebautes Telefonhäuschen vom Typ TelH 78 nicht auf die Waage. Verbundwerkstoffe machen eine stabile Leichtbauweise möglich und finden deshalb auch im Bau von Flugzeugen, Booten, Fahrzeugen sowie in der Raumfahrt Anwendung. Bei ihrer Herstellung werden z. B. Polyesterharz oder Epoxidharz mit Verstärkungsstoffen wie Glasfasern oder Kohlefasern kombiniert. Dadurch entstehen Hightech-Materialien, die andere Werkstoffe in ihren Eigenschaften oft bei Weitem übertreffen.

E-Bike mit AkkuE-Bike mit AkkuE-Bike mit Akku

Kommunikation

Die Chemie in der Batterie

Lithium-Ionen-Akkus weisen im Vergleich zu ihren Vorgängern ...viele Vorteile auf. Sie verfügen über eine deutlich höhere Ladungskapazität, eine lange Lebensdauer und eine nur geringe Selbstentladung. Für diese Kraftpakete liefert die Chemie die unterschiedlichsten Bestandteile. So besteht der Minuspol aus Graphit, der Pluspol aus einem Lithium-Metalloxid. Zwischen den Polen befindet sich eine stromleitende Flüssigkeit, der Elektrolyt. Dabei handelt es sich um in Lösungsmitteln gelöste Salze. Plus und Minus sind im Innern durch eine Separatorfolie voneinander getrennt, die jedoch für geladene Teilchen durchlässig ist. Braucht das mit dem Akku betriebene Gerät Strom, wandern diese geladenen Teilchen durch den Elektrolyten zum Minuspol, beim Laden in die entgegengesetzte Richtung.

Kommunikation

Vom Rauchzeichen zum Smartphone

Früher ging so manche gute Idee in Rauch auf – und ...verflog deshalb oft ungehört. Mittlerweile hat der Fortschritt den Kommunikationsmitteln das Rauchen abgewöhnt. Diese setzen nicht mehr auf Sehsinn und Schönwetter wie die altertümlichen Rauchzeichen, sondern auf unser Gehör. So war man seit den ersten Telefonen „voll auf Draht“, bevor schließlich Mobiltelefone dem Kabelsalat ein Ende und ortsunabhängiges Telefonieren selbstverständlich machten. Heute bieten sie auch wieder etwas fürs Auge: Textkommunikation, Videotelefonie und Kamerafunktionen.

TEILEN
Facebook Google+ Pinterest Twitter

Diese Webseite verwendet Cookies. Cookies machen unser Angebot nutzerfreundlicher und effektiver. Durch die Nutzung unserer Seite erklären Sie sich mit dem Einsatz von Cookies einverstanden. WEITERE INFORMATIONEN