Vor einigen Wochen hat der niederländische Konzern Philips Anspruch auf zehn Millionen Dollar aus der amerikanischen Staatskasse erhoben. Um ihre Forderung zu rechtfertigen, mussten die Manager aus Amsterdam nicht mehr tun, als einige Kartons Lampen und einen Brief an das Energieministerium in Washington zu schicken. Es wurde aber dann doch ein PR-Ereignis daraus. Philips ist nun der erste Bewerber um den sogenannten L-Prize, den die US-Regierung im Jahr 2007 ausgeschrieben hat. Dessen Gewinner bekommt zehn Millionen Dollar in bar und die Chance auf staatliche Großaufträge. Preiswürdig ist, wer einen guten, zeitgemäßen Ersatz für die 60-Watt-Glühbirne fertigt.
Birnen in vielen Formen: Bei neuen LED-Lampen präsentieren Hersteller wie Lumitronix, Megaman, Philips und IMS (von links) ungewohntes Design.
(Foto: Foto: R. Haas)Die Hürden für den L-Prize sind hoch, Philips hat darum keine übliche Energiesparlampe, sondern den Prototyp einer Birne aus LEDs (Licht Emittierenden Dioden) eingereicht. Nur diese Technologie könnte wohl alle Bedingungen des Preises erfüllen. Und ohnehin sehen viele Experten in den Leuchtdioden-Lampen die Lichtquelle der Zukunft. Zwar sind nach dem Glühbirnen-Verbot der EU vor einigen Monaten zurzeit die Energiesparlampen in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt. Diese funktionieren im Prinzip wie Neonröhren in der Tiefgarage, die wohnzimmertauglich gemacht wurden. Sie erzeugen ihr Licht durch Entladungen in einem heißen Gas, das geringe Mengen Quecksilber enthält. Bei LEDs hingegen leuchtet ein Halbleiterchip.
Energiesparlampen können mehrere Bedingungen des L-Prize kaum erfüllen. Die US-Regierung verlangt vom Nachfolger der Glühbirne eine Energie-Einsparung von mindestens 84 Prozent, statt aus 60 Watt muss die Birne die gleiche Helligkeit aus höchstens zehn Watt erzeugen. Außerdem soll die Lampe höchstens eine halbe Sekunde nach dem Anschalten leuchten, dimmbar sein, und 25.000 Stunden halten. Ihr Lichtspektrum schließlich soll mindestens zu 90 Prozent der Farbmischung einer klassischen, klaren Glühbirne entsprechen. Energiesparlampen werden das nicht schaffen, und sogar für LEDs sind diese Forderungen bisher kaum zu erfüllen.
Philips hat daher viel zu gewinnen und einiges zu verlieren. Der Konzern riskiert einen erheblichen Imageschaden, sollten die eingesandten Lampen die jetzt anstehenden Tests in unabhängigen Laboren nicht bestehen. "Wir sind zuversichtlich, dass das eingereichte Produkt alle Kriterien erfüllt oder sogar übertrifft", sagt aber der Chef der Licht-Sparte Rudy Provoost. Anfang 2011 soll die Birne auf den Markt kommen.
Manch einer, der Glühbirnen gehortet hat, weil er Energiesparlampen verabscheut, dürfte sich durch die Ankündigung bestärkt fühlen. In zwei oder drei Jahren, so die Versprechung der Industrie, wird es ausgereifte LED-Lampen geben. Die EU-Richtlinie hätte demnach zu früh gegriffen. Auch Joachim Wagner vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg, wo die LED-Technik entscheidend entwickelt wurde, hätte sich noch "ein, zwei Jahre mehr Luft gewünscht", damit die LED-Technik reifen kann.
Verwirrendes Angebot
Erste LED-Lampen, die jetzt schon auf dem Markt sind, schreckten die Käufer zum Teil ab, warnt er: "Besonders die billigen Lampen aus Fernost sind Produkte, in denen die LED gar nicht richtig zum Leuchten kommt." Qualitätslampen müssten später gegen die entstehenden Vorurteile ankämpfen.
In der Tat ist das Angebot an LEDs zur Raumbeleuchtung zurzeit fast noch verwirrender als der Markt für Energiesparlampen. Viele Birnen dienen nur Dekorationszwecken. Andere haben ungewohnte Formen. Allerdings ist ein Systemwechsel absehbar: Es kommen Lampen mit neuer Technik und verbesserten Lichtchips auf den Markt, die in bestehende Fassungen passen. Sie haben entweder eine der beiden Typen der heute üblichen Schraubfassungen oder die den Halogenbirnen entsprechende Steckverbindungen. Die Süddeutsche Zeitung hat einige dieser Lampen getestet.
Die Crux mit den Farben
Noch sind LED-Lampen ziemlich teuer, ihre Preise erreichen 150 Euro; bis auf einige Ausreißer lagen die von der SZ getesteten Leuchten zwischen zehn und fünfzig Euro. Diese erhöhten Anschaffungskosten gegenüber Glühbirnen oder Halogenlampen spielen die Leuchtdioden durch geringen Stromverbrauch und lange Lebensdauer im Lauf der Jahre wieder ein, und bringen dann sogar einen Profit. Doch im Vergleich zu Energiesparlampen zieht das ökonomische Argument nicht. Zwar brauchen die Leuchtdioden in der Regel noch weniger Strom, das rechtfertigt den Preisunterschied aber kaum.
Dafür haben LEDs andere Vorteile. Ihre Lebensdauer erreicht 25 Jahre. Sie leuchten auf Knopfdruck sofort mit voller Helligkeit. Da das Licht in einem kleinen Chip entsteht, und nicht wie bei Energiesparlampen in einem gefalteten Glasschlauch, lässt es sich gut fokussieren. Die Technik eignet sich also auch für Reflektorbirnen und gerichtetes Licht.
Dem stehen einige Nachteile gegenüber. Die Dioden funktionieren am besten, wenn sie kühl bleiben. Neuere Birnen haben darum auffällige Kühlrippen, die zum Teil schon genutzt werden, um als Gestaltungselement zu wirken. Das Licht der LEDs auf die Sehgewohnheiten der Menschen abzustimmen, ist außerdem schwierig.
Das liegt an der Physik der Lichterzeugung, die sich in den drei Typen von Birnen radikal unterscheidet. In Glüh- oder Halogenlampen bringt der Strom einen Draht zur Weißglut. Er strahlt alle Farben des Spektrums ab, besitzt aber ein deutliches Übergewicht von Rot und Gelb über Grün und Blau. Mitteleuropäer loben das Licht darum als warm, während Bewohner der Mittelmeer-Region kühleres Licht bevorzugen.
In der Energiesparlampe hingegen entsteht zunächst eine unsichtbare Ultraviolettstrahlung, die in der Beschichtung innen auf dem Glaskolben, durch Leuchtstoffe, zu Rot, Grün und Blau verwandelt wird. Die Mischung der Farben bestimmt dann den Charakter. Wenn das Rot überwiegt, wirkt das Licht wärmer. LEDs schließlich erzeugen in ihrem Chip zunächst blaues Licht. Es wird dann zum Teil durch einen Leuchtstoff zu Gelb verwandelt, die Mischung der beiden Farben gibt wiederum Weiß. Ausgeschaltete LED-Lampen besitzen darum oft den gelb-orangenen Ton des Farbstoffs.
Suche nach dem Heiligen Gral der Beleuchtung
Allerdings kann die Farbwiedergabe in dem gelb-blauen Licht deutlich leiden, wenn Rot- und Grüntöne absaufen. Im Test zeigte sich, dass die neuen Produkte diese Klippen weitgehend meistern; am Ende bleibt das Urteil über die Qualität des Lichts aber subjektiv, weil die Farbtreue der für den SZ-Test überlassenen Produkte noch weit hinter den beim L-Prize geforderten 90 Prozent zurückbleibt. Der Grund ist ein Zielkonflikt der Entwickler. "Die Chemie der Leuchtstoffe lässt zwar viele Variationen zu", sagt Joachim Wagner, "aber die Verbesserung der Farben senkt meist die Ausbeute an Licht."
Einen baldigen Durchbruch dürfte es nicht geben, so Wagner: Es sei nicht zu erwarten, dass jemand in der Industrie einen Kniff findet, um die Leistungsdaten der Lampen auf einen Schlag zu verdoppeln. Stattdessen würden in einem komplizierten Prozess zehn Stellgrößen jeweils von 85 auf 90 Prozent verbessert. In Zukunft könnten die Chips im Herzen der LED womöglich auch so geschichtet werden, dass sie alle drei Spektralfarben in verschiedenen Etagen erzeugen. " Hohe Farbtreue bei hoher Effizienz zu erreichen, das wäre der Heilige Gral", sagt der Fraunhofer-Forscher.
Selbst wenn Philips oder ein anderer Hersteller in naher Zukunft die Bedingungen der US-Regierung erfüllt, dürfen Verbraucher nicht erwarten, die LED-Birnen für 59 Cent im Baumarkt zu finden. Die heute erhältlichen Produkte kosten das 20- bis 100-Fache. Wagner hält solche Preise nicht für übertrieben hoch. "Wir müssen den Käufern vorrechnen, wie sich die Kosten über die Lebensdauer entwickeln." Wenn eine einzelne Birne pro Jahr etliche Euro an Stromkosten einspart und bis zu 25 Jahre lang hält, kommt der Kunde auf Dauer viel günstiger davon - und die Umwelt erst recht.