Licht-Recycling: Neue Glühbirne mit Nanotechnologie könnte die Energiesparlampe wieder ablösen

Aufgrund des verhältnimäßig geringen Wirkungsgrads und zum Schutz der Umwelt ist die herkömmliche Glühbirne seit 2012 eigentlich Geschichte. Gerade einmal fünf Prozent der eingesetzten Energie konnte als sichtbares Licht ausgestrahlt werden, der Rest ging als Wärme im, für das menschliche Auge unsichtbaren Infrarotlicht-Bereich, verloren. LED-Birnen, Halogenleuchten und auch Energiesparlampen sorgen nun für Licht in den Abendstunden. So manch einer sehnt sich allerdings nach dem warmen Licht der guten alten Glühbirne zurück. Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Purdue University in West Lafayette ist es nun gelungen die bisher unerwünschte Wärmestrahlung herkömmlicher Glühbirnen zu recyceln. Diese wird nämlich abgefangen und auf den Glühdraht zurückgeworfen, was wiederum den Glüheffekt verstärkt. Die Forscher sind sich sicher, dass die Lichtausbeute der neuen Glühbirnen, deren Glühdraht mit einer Nanoschicht überzogen ist, um bis zu 40 Prozent gesteigert werden kann. Dieser Effekt ist sogar größer als bei der aktuellen Leuchtdioden-Technologie.

Die Glühbirne könnte ein gehöriges Comeback feiern

Mit einem recht ausgeklügelten Trick ist es Forschern rund um Ognjen Ilic gelungen die Lichtausbeute des Glühbirnen-Drahts um ein Vielfaches zu steigern. Dabei stellen die neuen Glühbirnen schon jetzt herkömmliche LED- und Energiesparlampen in den Schatten. Das langfristige Ziel ist es den Wirkungsgrad sogar um 40 Prozent zu steigern. Bisher konnte das Labor-Modell schon immerhin eine Lichtausbeute von mehr als zehn Prozent erreichen. Das entspricht bereits dem Dreifachen der Leistung einer herkömmlichen Glühbirne. Die Steigerung des Wirkungsgrads erreichen die Forscher indem die bisher ungenutzte und entweichende Wärmestrahlung in sichtbares Licht umgewandelt wird. Dafür wurde der Glühdraht mit einem flachen Wolframblech ausgetauscht, das mit einer zusätzlichen Nanoschicht versehen wurde. Die sich in der Nanoschicht befindlichen Kristalle fangen die Wärmestrahlen ein und wandeln diese in sichtbares Licht um.

Die Forscher bezeichnen das Material als photonische Kristalle. Diese besitzen schließlich die Fähigkeit Wärmestrahlen aufzusaugen und in einer anderen, für das menschliche Auge nun sichtbaren, Frequenz wieder abzugeben. Der in der Physik als Fluoreszenz bekannte Effekt der neuartigen Glühbirnen, ist den Forschern zufolge größer als bei Leuchtdioden. Experten stufen die Ergebnisse des „Licht-Recyclings“ als äußerst beeindruckend ein. Aufgrund dieses Prozesses wird weitaus weniger Energie von außen benötigt. Die Glühbirnen sind also wesentlich heller als die herkömmlichen Erzeugnisse und benötigen dabei auch noch wesentlich weniger Energie. Da die Materialien der neuen Glühbirne in großen Mengen auf der Erde vorkommen und auch noch recht billig sind, könnte die Glühbirne in naher Zukunft durchaus eine Renaissance erleben. Bis jedoch der Punkt der marktreife erreicht ist, müssen die Forscher noch ein wenig optimieren. Neben der Steigerung des Wirkungsgrads, muss auch noch an der Lebensdauer und der thermischen Stabilität des Filters gearbeitet werden.

Der veredelte Glühdraht der neuartigen Glühbirnen lässt sichtbares Licht durch. Infrarotstrahlung hingegen wird aufgefangen. Somit können bis zu 92 Prozent der Wärmestrahlung zurückgeworfen werden um den Glühdraht zusätzlich zu speisen und aufzuheizen. Einem nutzlosen Verpuffen der Energie wird somit entgegengewirkt. Die Lichtausbeute der aktuellen Prototypen erreicht den Forschern zufolge mit 15 Prozent bereits das Niveau klassischer LED- und Sparbirnen. Die Ergebnisse der Arbeit haben die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Nature Nanotechnology veröffentlicht.

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