RF Energy voll nutzen Das »ALL-IC« aus Aachen: Missing Link für RF Energy

RF Energy mischt die Karten neu

Vor über einem Jahr hatte sich die RF Energy Alliance, kurz REFA, gegründet, um ein Ökosystem rund um RF Energy aufzubauen. Den ALL betrachten Sie also als ein wesentliches Element in diesem Ökosystem?

Ja, er füllt eine große Lücke aus, die bisher bestand. Die ALL ist Herzstück einer neuen GHz-Plasmatechnologie, die eine ähnliche Anwendungsvielfalt erzielen wird  wie die Lasertechnologie und dabei viele Vorteile bringt, beispielsweise im Wirkungsgrad und im Herstellungsaufwand.

Dr. Klaus Werner,  Executive Director der REFA hatte damals gesagt, dass die RF Energy das Potenzial habe, die Karten in vielen Industriebereichen neu zu mischen. Dem würden Sie zustimmen?

Auf jeden Fall. Denn es handelt sich um Einsatzfälle, in denen die Halbleiter bisher die Elektromechanik noch nicht ersetzen konnte. Das ändert sich jetzt mit allen Vorteilen, die aus anderen Märkten schon lange bekannt sind: Die Geräte und Systeme werden kleiner, kostengünstiger und sie können sehr viel mehr als ihre Vorgänger.

Wie lange wird es dauern, bis der Chip auf den Markt kommt?

MACOM wird für das endgültige Massenprodukt noch Details festgelegen. Bis die ersten verfügbaren Ingenieurmuster auf den Markt kommen, wird wohl noch ein Jahr ins Land ziehen.

Es gibt keine Alternativen?

Grundsätzlich lässt sich die Steuerung auch mit einem Mikroprozessor oder auf  Basis eines diskreten Schaltungsaufbaus realisieren. Aber dann gibt es vor allem Probleme mit der Leistungsfähigkeit. Für den Einsatz in Zündsystemen für Autos wäre dieser Ansatz einfach zu langsam. Auch in Mikrowellenöfen lässt sich die Schaltung diskret mit A/D- und D/A-Wandlern aufbauen, hier ist unser SMD-Chip aber die bei weitem preiswerteste Lösung, weil alles was an Funktionen benötigt wird, auf der kleinen Fläche Platz findet und sehr leistungsfähig ist. Auch auf Basis von Resonatoren ließen sich Zündsysteme für Plasmalampen ebenfalls realisieren. Allerdings nur für statische Prozesse, wenn die Frequenz fest steht, die Plasmalast also definiert und konstant ist. Diese Lösungen wie auch die aktuellen Mikrowellenöfen funktionieren in der Praxis nur mit viel reflektierter Energie und somit sehr großen Ansteuerleistungen.

Sie sehen Zündsysteme als einen vielversprechenden Markt an?

Ja, hier sind schnell Stückzahlen im Millionen-Bereich möglich, da sehe ich ein riesiges Potenzial.

Warum sollte das neue System für die Automobilhersteller und ihre Zulieferer so attraktiv sein?

Mit dem Einsatz dieser Systeme ließen sich der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß deutlich senken: Ein Ottomotor mit dem Wirkungsgrad eines Dieselmotors wäre möglich. Außerdem muss die Hochspannung nicht über eine Zündspule erzeugt werden, sondern unmittelbar dort, wo die Zündung erfolgt.

Gibt es alternative Systeme?

Ein großer Zulieferer hat lange Zeit auf Laser-Zündungen gesetzt. In das Projekt ist viel Geld geflossen, hat aber nicht zu brauchbaren Ergebnissen geführt und wurde eingestellt. BorgWarner verfolgt eine Corona-Zündkerze bei 5 MHz als dritte Lösung zwischen der Bogenentladung und der GHz-Plasmatechnik. Ich habe das Gefühl, dass jetzt viele Hersteller auf die GHz-Technik setzen, auch OEMs wie VW drücken stark in diese Richtung.

Was ist der Vorteil der Technik beim Einsatz in Beleuchtungen?  

Auch da sehe ich ein großes Potenzial bis hin zu Massenprodukte für Shopping-Light und den Haushalt. HF-Plasmalampen bieten ein ähnlich angenehmes Lichtspektrum wie Halogenlampen. Ihr großer Vorteil besteht darin, dass die Energie kapazitiv eingekoppelt wird. Teure Metallelektroden aus Molybdän und Wolfram fallen also weg und es kann damit auch keine Abnutzung stattfinden, wodurch die Lampen nicht nur preiswert sondern auch sehr langlebig sind. Außerdem liegt die Lichtleistung sehr hoch. Es wurden schon 135 lm/W erreicht.

Gibt es von Beleuchtungsherstellern schon Interesse?

Derzeit gibt es eine deutsche Firma, die die Technik in Speziallampen einsetzen möchte und mit uns entwickelt. Für Mikroskope und neuartige ultrakompakte Autoscheinwerferlampen eignet sie sich beispielsweise sehr gut. Auch mit einem chinesischen Hersteller von Lampen sind wir in Kontakt. Jetzt wird es Zeit, dass die großen Hersteller die Vorteile erkennen und die neue Technik auf breiter Basis einsetzen.

Gibt es noch andere Anwendungen der GHz-Plasmatechnik im Bereich der RF-Energy?

Unter anderen wurden von der Heuermann HF-Technik GmbH neuartige GHz-Plasmajets für eine große Anzahl von Anwendungen vom Aktivieren von Oberflächen über die Oberflächenreinigung und -beschichtung bis hin für Schneidprozesse in den Markt gebracht, die sich durch die ALL in der Zukunft preiswerter produzieren lassen.

Kümmern sich weitere Hersteller von HF-Leistungshalbleitern um das Thema RF-Energy?

Es tut sich derzeit enorm viel. Neben MACOM schauen sich auch Ampleon, NXP, Cree und Infineon die Technik sehr genau an und es hat sich mit der RF Energy Alliance, kurz REFA,  ja auch schon ein Industriekonsortium gegründet, um ein Ökosystem rund um die neue Technik zu schaffen.