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Smarte LED-Lampe / Light + Building

Mit Thread auf nach »Smart City«

9. März 2016, 7:56 Uhr | Timon Rupp und Verena Winkler

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

LEDs und smarte LED-Lampen

Im Gegensatz zu Glühlampen, die ein kontinuierliches Lichtspektrum emittieren, strahlt eine LED ausschließlich Licht einer bestimmten Wellenlänge ab. Die Spektralfarbe des emittierten Lichts hängt von der Bandlücke des Halbleitermaterials ab. Bei Rekombination der Ladungsträger (Elektronen und Löcher) werden Photonen beim Übergang von diskreten Energieniveaus in energieärmere Niveaus abgegeben. Dabei wird Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert.

Für die Chipherstellung werden hauptsächlich III-V-Halbleiter verwendet. Diese bestehen aus Aluminium, Gallium, beziehungsweise Indium in Kombination mit Nitriden, Phosphiden und Arseniden. Beispiele dafür sind »AllnGaP« (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) und »InGaN«.

Fließt durch die Diode in Durchlassrichtung der erforderliche Strom, so emittiert die LED monochromatisches Licht in den Farben Rot, Blau oder Grün. Weißes Licht kann nur indirekt erzeugt werden, weil es durch Mischung des gesamten Spektralbereichs von sichtbarem Licht entsteht. Mittels Photolumineszenz oder additiver Farbmischung ist eine Weißlichterzeugung dennoch möglich. Bei der Photolumineszenz wird oberhalb einer blauen LED eine dünne Phosphorschicht aufgetragen. Das energiereiche blaue Licht der LED regt die Phosphorschicht zum Leuchten an. Diese emittiert energieärmeres gelbes Licht. Ein Teil des blauen Lichts kann somit in Weißlicht überführt werden. Eine weitere Möglichkeit der Weißlichterzeugung ist die additive Farbmischung. Dabei wird rotes, blaues und grünes Licht (RGB) gemischt, um Weißlicht zu erhalten.

Smarte LED-Lampen

Die smarten LED-Leuchten und Lampen von Osram enthalten drei Bausteine. Das Funkmodul empfängt die »Anweisungen« des Benutzers und setzt diese in digitale Steuersignale um. Außerdem meldet es Informationen über die Lampe zurück. Entscheidend ist, dass das Funkmodul auch in größeren und weit verzweigten Netzwerken flüssig kommunizieren kann. Der zweite Baustein, der LED-Treiber, setzt die digitalen Steuersignale des Funkmoduls in die Versorgungsspannung für die LED um. Als drittes wird nicht nur das Licht eines einzelnen LED-Chips verwendet, sondern das mehrerer Chips. So sind im Lightify-Flex-Lichtband für jeden Lichtpunkt vier LED-Chips in weiß, blau, grün und rot enthalten. Die weiße Komponente erzeugt ein breites Farbspektrum, die Farben angeleuchteter Gegenstände wirken so natürlich und kräftig. Dieses Licht hat eine gute Farbwiedergabe. Zusätzlich können durch additives Beimischen von RGB-Bestandteilen Farben betont werden. Zum Beispiel lassen sich mit rötlichem Licht Holztöne, Rotwein oder Tomaten akzentuieren. Blaues Licht wird verwendet, um Weiß strahlender zu machen.

Lichtstimmungen zeigen auch biologische Wirkung. Reduziert man abends den blauen Anteil im Lichtspektrum, steigt die Melatoninproduktion des Körpers und damit die Müdigkeit. Umgekehrt kann man die Melatoninausschüttung durch kühles, blauhaltiges Licht hemmen und damit die Konzentrationsfähigkeit bei der Arbeit fördern.

Durch Kombination von weißem und monochromatischen RGB-Licht erzeugt die Lampe je nach Einstellung qualitativ gutes Licht (Farbwiedergabeindex >90) und bleibt doch farblich veränderbar. Auf diese Weise lässt sich die Beleuchtung flexibel und bedarfsgerecht gestalten.