(Bild: Enocean)
Durch ihre kontinuierlich sinkenden Kosten hat die LED-Beleuchtung ineffizientere, etablierte Beleuchtungslösungen verdrängt; sie kann somit als disruptive Technologie gelten. Auch das Energieministerium der Vereinigten Staaten finanziert einige Forschungstätigkeiten im Bereich Solid State Lighting, was für die Bedeutung der Technologie spricht. Während einige Hersteller aufgrund des unvermeidlichen Einbruchs der Verkaufspreise vom Markt verschwunden sind, zeigen die verbliebenen großes Engagement, was für ihren langfristigen Erfolg förderlich sein sollte. Ein Teil der Forschungsmittel wird auch für organische Leuchtdioden (OLEDs) eingesetzt. Die Frage ist: Stellen diese eine Gefahr oder eine Chance für LEDs dar?
Bis zum Jahr 2025 streben Unternehmen der Branche eine Lichtausbeute von 200 lm/W an. Diese Zahl entspricht der Vorhersage durch Haitz‘s Law, laut dem die Kosten pro Lumen in der Regel alle zehn Jahre um den Faktor 10 sinken. Während LEDs zweifelsohne auf dem besten Weg dorthin sind, müssen OLEDs noch aufholen. Sie bieten jedoch andere Vorteile, die ihren zunehmenden Einsatz rechtfertigen.
LED oder OLED?
High-Brightness-LEDs – meist Module mit mehreren Emittern, deren Licht zu einem Kegel gebündelt wird – verdrängen in der Architektur sowie in Büro- und Wohnräumen zunehmend Neonleuchten und Glühlampen. Oft machen sie sich nach einer vorab festgelegten Anzahl an Nutzungsstunden bezahlt. Diese Zeit verkürzt sich, je weiter die LED-Technologie entwickelt wird. Auf der anderen Seite besitzen OLEDs eine deutlich kürzere Lebensdauer und kosten mehr als LEDs, die wiederum immer noch teurer sind als konventionelle Beleuchtungsoptionen. Zudem liefern sie eine geringere Lichtleistung. Trotz all dieser Nachteile steht ihnen jedoch eine strahlende Zukunft bevor.
Das wachsende Interesse an OLED-Beleuchtung basiert hauptsächlich auf ästhetischen Aspekten: Man denke an die gleichmäßigere Lichtverteilung und dünneren Formfaktoren, die diese Technologie unterstützt. OLED-Leuchten sind sogar noch dünner als LED-Leuchten, da sie keine integrierten Diffusoren oder Reflektoren benötigen. Stattdessen wird das Licht direkt von der Oberfläche abgestrahlt. Dadurch lassen sich OLEDs in diversen Größen und Formen fertigen, um spezifische Installationsanforderungen zu erfüllen. Sie bilden eine natürlichere Lichtquelle für große Bereiche statt eines einzigen „Lichtpunkts“ – ein Argument, das etwa für Innenarchitekten eine Rolle spielt.
OLED holt auf
Eck-DAten
Die Energieeinsparungen, die Solid State Lighting ermöglicht, sind erheblich. Mit zunehmender Verbreitung bedeutet das nicht nur geringere Stromkosten für Verbraucher, auch die Belastung für die Umwelt wird sinken. Fortschritte im Bereich der zugrunde liegenden Emitter-Technologie und der erforderlichen Konnektivität spielen eine zentrale Rolle für ihre kontinuierliche Weiterentwicklung.
Zugegebenermaßen bleibt die Lichtausbeute von OLEDs noch weit hinter der von LEDs zurück. OLEDs produzieren lediglich 60 bis 80 lm/W, während LEDs in der Regel bei etwa 200 lm/W liegen. Die zugrunde liegende Technologie erfuhr in den letzten Jahren jedoch Verbesserungen, und der zunehmende Einsatz von Aktivmatrix-OLED-Technologie (AMOLED) für Displays in Fernsehern und tragbaren Geräten wie Smartphones deutet auf weitere künftige Verbesserungen in diesem Bereich hin. Auch Beleuchtungsanwendungen werden in Zukunft wohl von der Entwicklung der OLED-Technologie profitieren.
Zwar haben sich deutlich weniger Hersteller auf OLED als auf LEDs verlegt, doch Unternehmen wie LG Display (Korea) und OLED Works (USA) betreiben enormen Entwicklungsaufwand, um die Technologie voranzutreiben – zum Beispiel durch den Verkauf kommerzieller Beleuchtungsprodukte in Baumärkten. Selbst wenn OLED-Panels noch zu teuer für den Massenmarkt sind, wird die Technologie bereits in Hybridsystemen eingesetzt, die LEDs neben OLEDs nutzen, um ein natürlicheres Licht zu liefern.
Solid State Lighting in Form von LEDs oder OLEDs ebnet den Weg für „intelligentere“ Beleuchtungssysteme. Die Möglichkeit, Lampen zu dimmen, wird bereits seit Längerem zum Energiesparen genutzt. Durch die Integration entsprechender Steuerungsmechanismen in ein Building-Management-System (BMS) lassen sich diese Einsparungen automatisieren. Die meisten BMS-Implementierungen sind maßgeschneidert. Doch dank einer neuen Entwicklung könnten sämtliche Beleuchtungssysteme praktisch über Nacht vernetzt werden. Die neueste Version der Bluetooth-Spezifikation umfasst Mesh-Networking-Funktionen, die laut der Bluetooth Special Interest Group geeignet sind, um vorhandene Beleuchtungsinstallationen intelligent zu vernetzen.
Möglichkeiten von Mesh-Netzwerken
Die Steuerungsplattform Controlscope von Daintree Networks. Daintree Networks
In Mesh-Netzwerken fungiert jedes Gerät als Knoten. Jeder Knoten kann Nachrichten von den anderen Knoten im Netzwerk empfangen und diese weiterleiten. Diese Strategie eignet sich besonders für elektrisch störungsreiche Umgebungen, denn durch den kurzen „Sprung“ zwischen den Knoten lassen sich Signale auch von HF-Elementen mit niedriger Leistung übertragen. Solche energiesparenden Drahtlosnetzwerke spielen im Internet of Things (IoT) zunehmend eine Rolle, und dank der neuen Mesh-Networking-Funktion der Bluetooth-Spezifikation ist es möglich, diese Technologie neben tragbaren Geräten auch für Beleuchtungskörper zu nutzen. Gleichzeitig muss jedoch auf die Konkurrenz in diesem Anwendungsbereich hingewiesen werden.
Bluetooth ermöglicht zwar Interoperabilität, disruptive Entwicklungen wie vernetzte Beleuchtungssysteme sind jedoch meist an konkrete Anbieter aus der Branche gebunden. Aus wirtschaftlichen Gründen bieten diese Pioniere oft proprietäre Lösungen an, was deren Verbreitung einschränkt. Ein Beispiel ist die Vive-Plattform von Lutron, die zwischen Sensoren, Lastverteilungscontrollern und Switches das Drahtlosprotokoll Clear Connect des Unternehmens sowie WLAN im Zentralverteiler nutzt. Der Hub ist zwar mit Bacnet kompatibel, das Netzwerk an sich ist jedoch geschlossen.
Weg vom geschlossenen System
Um die Nachteile eines geschlossenen Systems zu vermeiden, haben sich andere Hersteller dafür entschieden, das Drahtlosprotokoll Zigbee für ihre vernetzten Beleuchtungskörper zu unterstützen – auch in proprietären Produkten. Die Steuerungsplattform Controlscope von Daintree Networks nutzt beispielsweise das Zigbee-Protokoll. Die Konformität mit dem Zigbee-Standard sorgt für ein gewisses Maß an Interoperabilität zwischen Systemen. Einige Hersteller haben Produkte angekündigt, die mit der Controlscope-Plattform kompatibel sind, darunter Eucontrols, Iventronics, Magtech, MMB Networks und Samsung. Zudem hat Daintree den Anbieter Osram Sylvania bei der Entwicklung eines Drahtlosschnittstellenmoduls unterstützt, das an Beleuchtungssysteme angepasst werden kann und mit ControlScope kompatibel ist. Leuchten mit einem 12-V-Treiber können mit Konnektivität zu jeder Leuchte nachgerüstet werden und so Teil eines intelligenten Netzwerks werden.
Enocean arbeitet ebenfalls im Sub-GHz-Band und ist eine energiesparende Drahtlostechnologie mit eigener Stromversorgung. Der Transceiver nutzt keine Batterien, sondern Energy Harvesting, um kurze Nachrichten drahtlos zu versenden und empfangen. Die proprietäre Technologie wird durch einen Branchenverband verwaltet und kommt zunehmend in der intelligenten Gebäudetechnik zum Einsatz. Die Enocean Alliance mit zahlreichen Mitgliedern in der gesamten Wertschöpfungskette arbeitet ebenfalls mit der Zigbee Alliance zusammen, um Lösungen zu entwickeln, die Solid State Lighting-Netzwerke mit beiden Technologien unterstützen. Beleuchtungsnetzwerke können davon profitieren.
Mark Patrick
(tm)
