Kehrt die gute, alte Glühbirne zurück?

Mit Hilfe von Protonenkristallen lösen Wissenschaftler des MIT das Problem der mangelhaften Energieeffizienz traditioneller Glühbirnen.

Energiesparlampen mit LEDs benötigen bis zu 80 Prozent weniger Energie und leben deutlich länger als die inzwischen von der EU verbotenen herkömmlichen Glühbirnen. Aber es gibt ein Problem: Viele Menschen finden das von LEDs emittierte Licht unnatürlich, bei den Billiglampen aus dem Baumarkt passt sogar das Adjektiv ausgesprochen scheußlich. Mit einer neuen Erfindung will das US-amerikanische MIT (Massachusetts Institute of Technology) das Beste aus beiden Welten kombinieren und die traditionelle Glühbirne retten.

Was Glühbirnen von LEDs unterscheidet

Was Glühbirnen von LEDs unterscheidet

Die alten Glühbirnen erzeugten Licht, in dem ein Stück Draht mit Hilfe von elektrischer Energie zum Glühen gebracht wird. Der Draht bestand aus Wolfram und hielt Temperaturen von bis zu 2.700 Grad Celsius aus. Leider ist diese Methode ineffizient. Die meiste Energie wird nicht Licht, sondern in Wärme umgewandelt und abgestrahlt. Thomas Edison erfand physikalisch streng genommen keine Lichtquelle, sondern eine Heizung.

LEDs hingegen können die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, indem Elektronen durch einen Transistor geleitet werden. Einen Glühfaden gibt es nicht. Aufgrund der höheren Energieeffizienz erzeugt eine 12-Watt-LED die gleiche Lichtmenge wie eine 60-Watt-Glühbirne.

Photonenkristalle als Reflektoren

Die Wissenschaftler des MIT lösen das Problem der Wärmeabgabe durch eine Schicht mit Photonenkristallen, die auf der Innenseite des Glaskolbens aufgebracht wird. Die Kristallschicht reflektiert die Hitze zurück auf den Glühdraht, der dadurch schneller heiß wird und auf diese Weise weniger elektrische Energie für das Aufheizen benötigt. Das erzeugte Licht kann ungehindert durch die Kristallschicht nach außen treten. Laut einem vor kurzem veröffentlichten Whitepaper des MIT sind 90 Kristallschichten nötig, um die vom Glühdraht abgestrahlte Hitze in der Birne zu halten. Um ein zu schnelles Durchbrennen des Drahtes zu verhindern, wurde auch dieser gründlich überarbeitet. Der Wolframdraht wird um ein größeres Stück Molybdän gewickelt und so bearbeitet, dass er nicht nur große Hitze aushält, sondern zusätzlich noch Infrarot-Licht absorbiert.

Kommt die Glühbirne tatsächlich zurück?

Noch ist die neue Wunder-Glühbirne nicht marktreif. Sie existiert nur im Labor und in den Köpfen der Wissenschaftler. In bisherigen Tests wurde die Energieeffizienz gegenüber einer normalen Glühbirne um das Dreifache gesteigert. Im Rahmen weiterer Experimente möchte das MIT die Effizienz der neuen Birne um weitere 40 Prozent steigern. Das würde genügen, um diese Glühbirne durch die strengen Vorgaben der Europäiischen Union zu schleusen.

Ein Aspekt blieb in der Forschung bisher aber unberücksichtigt: Die deutlich längere Lebenszeit der LEDs. Dünne Metalldrähte, selbst wenn sie nach modernsten Methoden neu entwickelt wurden, haben grundsätzlich ein kurzes Leben, wenn sie bis zum Glühen erhitzt werden. Zu diesem Punkt haben sich die Wissenschaftler des MIT bisher leider nicht geäußert. Fest steht aber, dass Kunden die Glühbirne 2.0 unattraktiv finden werden, wenn sie bereits nach wenigen Monaten ihr letztes Licht abstrahlt.

Wer genauer in die Materie einsteigen will und sehr gut englisch spricht, kann hier den vom MIT bereitgestellten Artikel zur neuen Glühbirne nachlesen. Die Erfinder des neuen Leuchtkörpers, Marin Soljačić, John Joannopoulos, Gang Chen, Ivan Celanovic, und Peter Bermel haben außerdem noch einen Artikel im Magazin Nature nanotechnology veröffentlicht, der genauer auf die Eigenschaft der verwendeten Photonenkristalle eingeht. Der ist allerdings kostenpflichtig.

Justbefree, am 15.01.2016