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Science
02/04/2019

Die Zukunft des Lichts: Das kommt nach LED

Mit dem Verbot der Glühbirne begann die Ära der LED-Lampen. Beleuchtung könnte künftig sogar WLAN-Netze ersetzen.

von Martin Stepanek

Es werde Licht! Man muss gar nicht erst die Schöpfungsgeschichte bemühen, um zu verstehen, wie eng die Entwicklung des modernen Menschen mit der Nutzung von künstlichem Licht verbunden ist. Nachdem jahrtausendelang Feuer in allen erdenklichen Formen die Dunkelheit erhellt hatte, begann mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert der wahre Innovationsreigen.

Schon 1801 wurde ein Vorläufer der Glühbirne erfunden. 80 Jahre später ging diese durch Thomas A. Edison und Joseph W. Swan in Massenproduktion und eroberte so die Welt. Ungeachtet anderer Erfindungen wie Leuchtstoff, Halogen und den heute verbreiteten Leuchtdioden (LED) wirkt die Form der mittlerweile verbotenen Glühbirne immer noch in vielen Lichtlösungen nach.

Daten über Licht

Forscher wollen sich auf der Suche nach neuen Lichttechnologien von dieser Restriktion nicht einschränken lassen und sind schon zwei Schritte weiter. Aktuell experimentieren sie mit punktförmigen Laserstrahlen und breitflächigen organischen Leuchtdioden (OLED). Als besonders spannend gilt zudem die Übertragung von Daten über Lichtwellen statt Funk. Geräte könnten künftig statt über WLAN über die Deckenbeleuchtung mit Internet versorgt werden.

Die schnelle Datenübertragung über Licht – im Fachbegriff „LiFi“ genannt, wurde in Testräumen schon erfolgreich realisiert. Mithilfe eines Modulators werden LED-Leuchten für das Auge unsichtbar ganz schnell aus- und eingeschaltet und so Daten über diese hohen Frequenzen übertragen. Sowohl Endgeräte wie Smartphones und Laptops, aber auch die Leuchten müssen dafür allerdings adaptiert und ans Internet angeschlossen werden.

Mit Licht gegen Hackerangriffe

„Da Wände Lichtwellen im Gegensatz zu Funkwellen komplett abschirmen können, ist das eine Option, wenn in einem Raum absolute Datensicherheit gefragt ist. Auch im Krankenhaus, wo Diagnosegeräte durch WLAN gestört werden könnten, ist die Technologie interessant“, erklärt Zumtobel-Chef Alfred Felder im futurezone-Interview. Der Vorarlberger Leuchtenhersteller hat die Thematik in einem mehrjährigen Forschungsprojekt, das von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) unterstützt wurde, untersucht.

Hoffnungen setzt die Beleuchtungsindustrie auch in den Einsatz von Laser. Sie werden heute schon in Form von Dioden in Autoscheinwerfern einiger Premium-Hersteller verwendet, da sie eine höhere Reichweite haben und präziser fokussieren können. In Zukunft könnten Laser aber auch in der Akzentbeleuchtung im Innenraum eingesetzt werden, etwa um im Museum Details von Kunstwerken hervorzuheben. „Hinsichtlich der Lebensdauer, Energieeffizienz, aber auch der Kosten ist hier allerdings noch weitere Forschungsarbeit notwendig“, erklärt Felder.

Wintermorgen in Brandenburg

Gutes Licht orientiert sich an der Sonne

Um Licht zu erzeugen, das als schön und angenehm empfunden wird, gilt immer noch das Spektrum der Sonne als Referenz. Über LED-Technik können verschiedenste Lichtstimmungen simuliert werden, vom gleißenden Licht der Mittagssonne bis zum warmen Abendrot. Künftig soll dies aber nicht mehr manuell oder per App geschehen. Vielmehr sollen die künstlichen Lichtquellen sich selbstständig justieren und auch mitlernen, welche Lichtverhältnisse die Person im Raum gerade benötigt.

„Für die konzentrierte Bildschirm-Arbeit braucht man ein anderes Licht als für das Kerzendinner. Mithilfe von künstlicher Intelligenz werden Leuchten von ganz allein erkennen, welches Licht gerade gefragt ist“, ist Felder überzeugt. Dass das Licht der Glühbirne, aber auch der Halogenlampe von vielen als das Maß der Dinge empfunden wird, ist laut Paul Hartmann von Joanneum Research leicht erklärbar: „Beide sind thermische Strahler. Ihr Licht entsteht durch das Glühen des Metalls. Dadurch ist ihr Spektrum dem der Sonne sehr ähnlich.“

UV-Licht als Weißmacher

Im Vergleich zu Energiesparlampen würden weiße LED-Lampen zwar ein breiteres und homogener verlaufendes Spektrum aufweisen. Der Blau-Anteil am Licht sei aber immer noch recht hoch.„Das menschliche Auge sieht kein Infrarot- oder UV-Licht, nimmt dies über Sekundäreffekte aber dennoch wahr. Wäsche strahlt durch die  UV-Anteile des Sonnenlichts ganz weiß. Wärmestrahlung und Infrarot wiederum wird als angenehm empfunden“, sagt Hartmann.

Einige dieser Effekte auf den menschlichen Körper seien wissenschaftlich noch zu wenig erforscht. „Erst  vor wenigen Jahren wurde im Auge ein neuer Lichtrezeptor  entdeckt, der manche dieser Phänomene erklärt. Diese Vorgänge im nicht-sichtbaren Spektrum könnten bei künftigen Lichttechnologien eine viel größere Rolle spielen.“

Disclaimer: Diese Serie erscheint in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)