Letzte Schritte bis zum Massenmarkt

Technik/LED

Licht - Erste LED-Leuchten stehen auf deutschen Straßen. Bei allen Vorzügen gibts noch einige technische Herausforderungen bis zur wirklichen Marktreife.

09. Februar 2009

Zwei Technologien beherrschen derzeit bei den Straßenleuchten nach Angaben des Deutschen Instituts für angewandte Lichttechnik (DIAL) in Lüdenscheid den Markt. Das sind zum einen immer noch die Quecksilberdampflampen, die jedoch aufgrund veralteter Technik ab 2015 kein CE-Zeichen mehr bekommen und allmählich von Europas Straßen verschwinden werden. Mit einer Leistung, die sich zwischen 30 bis 60 Lumen pro Watt bewegt, sind sie zudem deutlich schwächer als die derzeit am weitesten verbreiteten Natriumdampflampen. Die Leistung dieser Lampen liegt zwischen 100 und 150 Lumen pro Watt. Eine Hochdrucklampe liefert sogar 200 Lumen pro Watt. Im Hinblick auf ihre Leistung, die bei etwa 40 Lumen pro Watt liegt, kann eine einzelne LED-Leuchte mit derzeitigen Standardleuchten zwar noch nicht mithalten, bietet jedoch aus Sicht führender Experten unschlagbare Vorteile gegenüber konventionellen Straßenleuchten.

Dirigierbarer Lichtstrom

»LED ermöglichen eine gute Lenkbarkeit des Lichtes. Der Lichtstrom lässt sich an die Stelle dirigieren, die beleuchtet werden soll. Außerdem sind diese Leuchten dimmbar und können auch ganz abgeschaltet und bei Bedarf per Sensor aktiviert werden. Dadurch ergibt sich ein deutlicher Energiespareffekt, betont Jürgen Spitz, Teamleiter Licht am Institut für angewandte Lichttechnik. Auch weisen LED-Leuchten hohe Stabilität und Vibrationsun-empfindlichkeit auf, so Spitz. Ein weiterer Vorzug ist die relativ hohe Lebensdauer, die etwa bei 15 Jahren liegt. Zudem sind die Systeme relativ wartungsfrei und bieten auch in ökologischer Hinsicht Vorteile: Da sie keine Infrarot- und UV-Strahlen abstrahlen, ziehen sie keine Insekten an.

Tran Quoc Khanh, Leiter des Fachgebietes Lichttechnik an der Technischen Universität Darmstadt, betont den Wartungsvorteil der innovativen Beleuchtung: »Derzeit fallen bei hiesigen Straßenlaternen jährlich 770 Millionen Euro Strom- und Wartungskosten an. Mit der neuen Technik ließen sich 200 Millionen Euro einsparen«. Zudem sei das von LED-Leuchten erzeugte Licht sehr weiß und besitze einen deutlich höheren Kontrast, was eine größere Sehschärfe ermöglicht. Ein weiterer Vorzug gegenüber konventionellen Straßenleuchten bestehe darin, dass LED bei geringer werdender Außentemperatur mehr Lichtstrom liefert.

»Es gibt gar keine andere Chance als LED«, ist sich auch Ulrich Kuipers, Experte für Lichttechnologie an der Südwestfälischen Fachhochschule Hagen, sicher. Der Leuchtenwirkungsgrad von LED sei im Vergleich zu der bisherigen Technik wesentlich höher, da es sich hier um punktförmige Lichtquellen handelt.

Mit den Stadtwerken Düsseldorf startete die Fachhochschule bereits Ende 2007 in Düsseldorf das deutschlandweit erste Pilotprojekt mit LED-Straßenleuchten. Insgesamt elf von ihnen wurden auf dem Fleher Deich aufgestellt. Mit ihnen ist nach Aussagen der Projektleiter eine Stromersparnis von 50% möglich. Die Lichtausbeute entspricht der einer Natriumdampflampe. Weitere zehn Leuchten mit je 25 LED und einer Leistung von insgesamt 360Watt stellten die Stadtwerke Düsseldorf Anfang 2008 zur Beleuchtung eines 200m langen Straßenteilstückes auf. Diese Straßenlampen sind jedoch Prototypen. Ihr Stückpreis liegt derzeit bei etwa 1.600€.

Aber auch andernorts arbeitet man daran, die LED-Technologie bei der Straßenbeleuchtung marktfähig zu machen. »Jeder größere europäische Leuchtenhersteller hat bereits eine LED-Leuchte im Programm«, sagt Spitz. Mit der ›CityWing Pedestrian‹ präsentiert etwa Philips ein architektonisches Beleuchtungskonzept für urbane Verkehrswege. Die Leuchte ist mit 18 Luxeon K2-Hochleistungs-LED ausgestattet und variabel in den Lichtfarben von warmweißem über neutrales bis zu kaltweißem Licht einstellbar. Nach eigenen Angaben beträgt die Nutzlebensdauer dieser Lösung 50.000 Stunden.

Die Vorteile liegen für Bernd Glaser, Pressesprecher von Philips, auf der Hand: »LED sind energiesparend, haben eine lange Lebensdauer und sind unproblematisch zu regeln. Daher lässt sich mit ihnen leichter eine verkehrsabhängige, dynamische Beleuchtung realisieren«. Dennoch hätte die Technik noch den Nachteil, dass die Lichtausbeute nicht hoch genug und die Beleuchtungsstärke für Straßen ungenügend sei. »Die Leuchten haben noch eher einen dekorativen Charakter«, so Glaser. Der europäische Leuchtenhersteller Indal hat im vergangenen November die LED-Leuchte ›Stela‹ auf den Markt gebracht. Ein Pilotprojekt mit einer Leuchte wurde bereits in Itzehoe realisiert.

LED-Kühlung noch ungelöst

Die Lebensdauer dieser LED liegt nach eigenen Angaben bei 60.000 Stunden, die des gesamten Systems bei 20 Jahren. Aus Sicht des Unternehmens bietet die Leuchte zwar einige erhebliche beleuchtungstechnische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber den derzeit marktbeherrschenden Entladungsleuchten. Dennoch rechnet auch Indal momentan noch nicht damit, dass sich die Laternen auf breiter Front durchsetzen.

Bis zu einer flächendeckenden Markteinführung gilt es laut Beleuchtungsexperten eine Reihe von Problemen zu lösen. »LED reagiert relativ anfällig auf Feuchtigkeit. Daher müsste deren Langzeitverhalten noch besser erforscht werden. Und auch die Kühlung stellt noch ein Problem dar«, sagt Spitz. Eine weitere Herausforderung bildet aus Sicht von Kuipers die Entwicklung einer langzeitstabilen Elektronik. So seien die Platinen, auf denen die LED aufgebracht sind, noch recht korrosionsanfällig. Die Kosten für eine LED-Leuchte, die zur Zeit zwischen 15 und 20€ pro Kilolumen liegen, sind verglichen mit denen einer Kompaktleuchtstofflampe mit 0,6€ pro Kilolumen relativ hoch. »Man darf bei der Preiskalkulation jedoch nicht nur an die Anschaffungskosten denken, sondern sollte die hohe Energieeffizienz und die lange Lebensdauer ebenso berücksichtigen wie die relative Wartungsfreiheit. Die Anschaffung amortisiert sich in etwa sieben Jahren«, so Khanh. Er rechnet damit, dass die LED-Technologie bis 2012 oder 2013 eine gute Marktreife erlangt hat. <

Anette Weingärtner

Erschienen in Ausgabe: 1-2/2009