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Neues LED-System

Einleuchtend: Noch sparsamere Straßenlaternen

| Autor / Redakteur: Dr. Felix Mescoli* / Christian Lüttmann

Die neuen Außenlampen, die in Rheinland-Pfalz in Maxdorf getestet werden, sparen nicht nur Strom, sondern strahlen auch deutlich heller.
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Die neuen Außenlampen, die in Rheinland-Pfalz in Maxdorf getestet werden, sparen nicht nur Strom, sondern strahlen auch deutlich heller. (Bild: Tanja Meißner/KIT)

LEDs gelten als energieeffiziente Lichtquelle und werden daher in immer mehr Straßenleuchten eingesetzt. Am Karlsruher Institut für Technologie haben Forscher nun ein neues System entwickelt, das den Stromverbrauch noch einmal um 20 Prozent senken soll. Wie das gelingt und welche weiteren Vorteile die neuen Straßenlaternen bieten, lesen Sie in diesem Artikel.

Karlsruhe – Seit Glühbirnen vor zehn Jahren in Deutschland verboten wurden, sorgen immer mehr LEDs für die Beleuchtung in Haushalten und auf den Straßen. Doch die Effizienz der Beleuchtungssysteme lässt sich noch weiter steigern. So haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) einen Weg gefunden, durch geschickte Verschaltung vieler Leuchtionen die Effizienz von Straßenlaternen zu verbessern.

„Es ist uns gelungen, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Lampen gegenüber herkömmlichen LED-Leuchten noch einmal deutlich zu steigern“, sagt Michael Heidinger vom Lichttechnischen Institut des KIT. Er hat die besondere Schaltung erdacht, die Alterung und Versagen einzelner Leuchtdioden abfängt.

Hürden bei Verschaltung vieler LEDs

Eine größere Zahl von LEDs parallel zu schalten sei schwierig, da der Ausfall einer einzelnen Diode zu einem Versagen des gesamten Systems oder Teilbereichs führe – ein Phänomen, das man etwa von dekorativen Lichterketten kennt. Die Alternative, die LEDs in Reihe zu schalten, habe ebenfalls Nachteile, da hier mit steigender Zahl der Dioden sehr hohe Spannungen benötigt werden. Weil die als nicht lebensbedrohlich geltende Berührungsspannung bei 120 Volt liegt, konnten bislang maximal 40 LEDs in einer Reihenschaltung verbaut werden.

Mit der neuen Schaltung der KIT-Forscher ist es jetzt aber möglich, mehr Leuchtpunkte kostengünstig auf einer Platine zu montieren – bei den am KIT entwickelten Leuchtmodulen sind es 48. Zudem sind die Leuchten sicherer zu handhaben, da es Heidingers neues Schaltkonzept erlaubt, mit Spannungen von nur 20 Volt zu arbeiten, wo sonst über 120 Volt notwendig sind.

Sparpotenzial im Millionenbereich

Von den stromsparenden Eigenschaften der neuartigen LED-Leuchte dürften zukünftig auch Städte und Gemeinden profitieren: Die Umstellung der alten konventionellen stromfressenden Straßenbeleuchtung auf LED-Technik ist vielerorts bereits in vollem Gange. So umfasst etwa die Stadtbeleuchtung einer mittleren Großstadt wie Karlsruhe mit rund 320.000 Einwohnern nach Angaben der Stadtwerke über 55.000 Lampen (etwa 35 Prozent davon LEDs), deren Stromverbrauch im Jahr 2018 etwa 10.800 Megawattstunden betrug. Jährliche Strom- und Wartungskosten: rund drei Millionen Euro. Die zusätzlichen Einsparpotenziale sind also erheblich. „Bei einer vollständigen Umstellung auf die neuartigen LEDs sind noch einmal finanzielle Einsparungen von bis zu 30 Prozent möglich“, sagt Stefan Lang, bei der Pfalzwerke Netz AG verantwortlich für Technologie und Innovation.

Angenehmes Leuchten

Darüber hinaus haben die bislang einzigartigen Lampen Leuchteigenschaften, die für das menschliche Auge angenehmer sind. „Viele kleine LEDs werden aus einiger Entfernung als Flächenstrahler wahrgenommen. Sie blenden dadurch weniger als Hochleistungs-LEDs, die als Punktlichtquelle wahrgenommen werden“, sagt Klaus Müller, Geschäftsführer des Unternehmens Gratz Luminance, welches die neuen Außenleuchten im baden-württembergischen Weinsberg herstellt.

Auch in der Anschaffung ist die neue Straßenbeleuchtung günstiger: Denn Kleinleistungs-LEDs sind preiswerter als Hochleistungs-LEDs, sodass das neue System zu geringeren Kosten hergestellt und angeboten werden kann – obwohl mehr Leuchtdioden benötigt werden. Schließlich sei der Umstieg auf die neue Lampentechnik unkompliziert: „Unser Leuchtenkopf kann einfach auf bestehenden Masten montiert werden“, erklärt Müller.

Die Leuchten werden im Feldtest im rheinland-pfälzischen Maxdorf nun eingehend erprobt. Auch andere Kommunen interessieren sich laut Aussage der Forscher für die Technik. Die Serienfertigung wird vorbereitet. „Wir hoffen die Leuchte im zweiten Halbjahr 2019 ausgewählten Pilotkunden anbieten zu können“, schließt Müller.

* Dr. F. Mescoli, KIT Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Karlsruhe

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