LED-Glühbirnen bieten gegenüber anderen Beleuchtungsarten erhebliche Vorteile. Da sie effizienter sind, benötigen sie viel weniger Strom für den Betrieb. Sie geben keine unerwünschte Wärme ab wie Glühbirnen der alten Schule, und die besten von ihnen überdauern sogar Leuchtstofflampen.
Aber LEDs sind nicht unproblematisch. Es bleiben Fragen über vermutete Zusammenhänge zwischen Gesundheitsproblemen wie Müdigkeit, Stimmungsstörungen und Schlaflosigkeit aufgrund einer übermäßigen Exposition gegenüber dem blau getönten Licht der heutigen Standard-LED-Lampen. Außerdem können höhere Preise Glühbirnenkäufer dazu veranlassen, andere Optionen abzuwägen.
Ein Forschungsteam der Universität Houston unter der Leitung von Jakoah Brgoch, außerordentlicher Professor für Chemie am College für Naturwissenschaften und Mathematik und Hauptforscher am Texas Center for Superconductivity, entwickelt eine LED-Lampe, die den größten Teil ihrer Energie aus dem sichereren violetten Segment von abgibt das sichtbare Lichtspektrum. Anstatt nur das blaue Licht zu maskieren, entwickeln sie eine einzigartige Klasse von lumineszierenden Materialien namens Phosphors, die die einfarbige Emission einer violetten LED absorbieren und das Licht umwandeln, um den Großteil des sichtbaren Spektrums abzudecken.
„Unsere Gruppe entwickelt Leuchtstoffe, die nicht mit dem herkömmlichen blauen LED-Chip arbeiten, den heute fast jede LED-Glühbirne verwendet, sondern mit einem violetten LED-Chip. Dabei geht es grundsätzlich weg von Blau zu Violett als Basisquelle und wandelt dann das violette LED-Licht in das breite Spektrum an weißem Licht um, das wir sehen“, erklärte Brgoch. „Unser oberstes Ziel ist es, dass diese neue Glühbirne auf Violettbasis so energieeffizient wie möglich und auch kostengünstig ist und letztendlich eine neue Beleuchtung ermöglicht Technologie für Verbraucher vermarktbar.“
An diesem Punkt sehen Sie möglicherweise die Standard-LED-Lampe Ihrer Lieblingslampe und stellen fest, dass das weiße Licht in Ordnung ist. Aber technisch gesehen gibt es eigentlich kein rein weißes Licht.
Halten Sie ein Prisma an diese Glühbirne, und Sie werden sehen, wie das Licht in Wellenlängen unterteilt ist, die eine schöne Reihe von Farbbändern von Violett bis Rot zeigen. Dies nennen Wissenschaftler das sichtbare Spektrum des Lichts. (Wenn Ihr Prisma nicht handlich ist, stellen Sie sich vor, Sie hätten Ihren eigenen kleinen Regenbogen. Er würde ähnlich aussehen.)
Ihr Lampenlicht sieht weiß aus, weil Ihre Augen und Ihr Gehirn zusammenarbeiten, um die menschliche Wahrnehmung dieser separaten Farbbänder zu einem weißen Licht zu verschmelzen, das in diesem Moment möglicherweise die von Ihnen gelesenen Wörter beleuchtet. Verschiedene Arten von Glühbirnen betonen verschiedene Teile des sichtbaren Lichtspektrums.
Ingenieure von Beleuchtungsfirmen manipulieren die Balance, um ein bestimmtes Ambiente zu schaffen. Etwas mehr Rot ergibt ein warmes, sanftes weißes Licht, das in einem Wohnzimmer schön ist, während kühle Blautöne ein klares weißes Licht besser für die Bürobeleuchtung abgeben. Aber außerhalb des Labors ist die Blautendenz der LEDs kaum zu vermeiden.
„Manchmal erkennt man es – das sind die billigsten LED-Glühbirnen. Und dann sieht es manchmal aus wie ein schönes warmweißes Licht. Aber selbst in den teuersten Glühbirnen, wenn sie auf einer blauen LED basieren, schleicht sich immer noch ein erheblicher Anteil des blauen Lichts durch“, erklärt der Professor.
In letzter Zeit haben sich Wissenschaftler darauf konzentriert, wie sich Lichtfrequenzen auf die Gesundheit auswirken.
"Mit dem Aufkommen der LED-Beleuchtung haben Unternehmen versucht zu verstehen, wie Menschen mit Licht interagieren und, was noch wichtiger ist, wie Licht mit Menschen interagiert", sagte Brgoch. „Wenn Sie in Ihrem Büro sitzen, sind die blauen Farbtöne in Ihrem Licht eine großartige Sache, weil sie Ihnen helfen, wachsam zu bleiben. Aber das gleiche Licht in der Nacht könnte Sie wach halten. Dies ist das Gleichgewicht, das Sie schlagen müssen. Es geht darum, einem natürlichen Tageszyklus ohne Unterbrechung zu folgen. “
Schlafstudien zeigen, dass eine nächtliche Überexposition gegenüber blauen Frequenzen Hormone wie Melatonin verändern kann, was manchmal zu Schlaflosigkeit, gestörten Schlafzyklen und anderen Problemen führt. Auch eine zu hohe Blaulichtbelastung wird bei Kataraktbildung vermutet. Interessanterweise sind Stadtbewohner, die zwischen LED-basierten Straßenlaternen, Ampeln und beleuchteten kommerziellen Schildern leben, mehr Tag- und Nacht-LEDs ausgesetzt als Vorstädte.
„Das heißt nicht, dass wir einfach das gesamte blaue Licht von Ihren Glühbirnen entfernen sollten. Sie benötigen einen Teil des blauen Spektrums. Es geht nicht darum, das Blau zu eliminieren, es geht darum, es auf einem vernünftigen Niveau zu halten. Das ist es, was wir mit unserer Arbeit suchen “, sagte der wissenschaftliche Mitarbeiter Shruti Hariyani, ein Autor des Papiers.
Zurück im Labor konzentrieren sich Brgoch und sein Team darauf, Leuchtstoffe zu identifizieren und herauszufinden, welche am besten machbar sind Energie Effizienz und Wirtschaftlichkeit, um zu Prototyp-Glühbirnen zu gelangen. „Wir suchen nach neuen Materialien, um auch die Kosten dieser Leuchten zu senken. Immer wenn Sie mehr Materialien zur Verfügung haben, sinken die Kosten für die Patentlizenzierung und das macht die Glühbirnen billiger. Das ist also eine unserer treibenden Kräfte “, sagte Brgoch.