LED l�sst Werbung strahlen

Leuchtstoffröhren werden schon lange zur Unterstützung von Werbung verwendet. Mit LED eröffnen sich zunehmend neue Möglichkeiten, Raum und Licht zu gestalten. Der geringe Energieverbrauch und die lange Lebensdauer haben grosses Zukunftspotenzial.

KATRIN KOCH Das Spiel mit Licht und Farbwirkung faszinierte in den Sechzigerjahren schon Verner Panton. Der dänische Architekt inszenierte unter anderem im Spiegel-Verlagshaus Räume, deren Funktion und Raumein­heit ineinanderfliessen. Durch indirektes Licht auf farbigen Oberflächen, sehr oft Kunststoffen, erzeugte er Farbempfindungen, welche heute dank LED einfacher erzeugt werden können.

Wissenswertes über LED

1907 wurde erstmals beobachtet, dass anorganische Stoffe unter elektrischer Spannung zum Leuchten gebracht werden können. Es dauerte jedoch über 50 Jahre, bis die ersten lichtemittierenden Dioden (Light Emitting Diode, LED) hergestellt wurden. Diese hatten eine noch sehr magere Lichtausbeute von unter 0,1 Lumen pro Watt, heute werden über 100 lm/W erreicht. Zum Vergleich: Eine 40-Watt-Glühbirne erreicht eine Gesamtleuchtdichte um 12–15 lm/W, eine Kerze etwa 0,1 lm/W.

Hinzu kommt bei der Glühbirne die Eigenschaft des Temperaturstrahlers: Bis zu 95% der Strahlung werden als Wärme abgegeben. In der Leuchtdiode wandelt das Halbleitermaterial den elektrischen Strom direkt in Licht um, wobei nur geringe Abwärme entsteht.

Lichtemittierende Dioden bestehen aus zwei Drähten, die als Anode und Kathode fungieren. Dabei ist der Draht der Anode immer etwas länger. Der rechteckige Draht der Kathode weist oben eine Art Napf auf, in welchem der LED-Kristall sitzt. Darüber kommt die so genannte Linse. Durch den Bonddraht wird der Kristall mit der Anode verbunden. Durch geordnetes Kristallwachstum (Epitaxie) wird beispielsweise Galliumphosphid auf einen Nichtleiter aufgebracht. Dabei wird auf eine Trägerschicht mit homogenem Kristallgitter das gewünschte Substrat aufgedampft, welches die atomare Ordnung des Trägers übernimmt.

Je nach verwendetem Halbleitermaterial variiert die Farbe – das erzeugte Licht ist monochrom. Durch Dimmen der einzelnen LED können beinahe alle Farben des Spektrums dargestellt werden. Für Rot und In­fra­rot bis 1000 nm Wellenlänge wird Aluminium­galliumarsenid verwendet. Rotes, oranges und gelbes Licht entsteht dank Galliumarsenidphosphid und Aluminium-Indiumgalliumphosphid, grünes mit Galliumphosphid. Die ersten kommerziellen blauen Leucht­dioden bis etwa 1992/1993 enthielten einen Siliziumkarbid-Kristall, welcher jedoch nur geringe Effizienz zeigte. Ein weiterer blauer Emitter, der es nicht auf den Markt schaffte, war Zinkselenid. Heute werden für Ultraviolett, Violett, Blau und Grün Indiumgalliumnitrid- und Galliumnitrid-Kristalle verwendet. Um weisses Licht zu erhalten, werden blaue LED mit einer Fluoreszenzschicht versehen, die als Wellenlängenkonverter wirkt.

Der Einsatz von LED-Technik rechnet sich

Nehmen wir als Beispiel eine Umsetzung von Kunst am Bau in Form eines 150 Meter langen Konturenkanals am Gebäude (Neuanlage) mit Neonröhren oder LED. Die herkömmliche Variante mit Neonröhren kommt auf etwa zwei Drittel der Kosten für die Umsetzung mit LED. Darin enthalten sind die Kosten für die Herstellung und die Montage sowie den Stromverbrauch für über zehn Jahre. Rechnet man jedoch den Austausch von ein bis zwei Konvertern und den entsprechenden Montageaufwand dazu, ist die LED-Technik um etwa 10 Prozent günstiger. Daneben verursacht die Anlage mit Leuchtdioden nur einen Drittel der Stromkosten gegenüber der Neonanlage – wobei auch Neonröhren mit wenig Strom auskommen, vergleicht man sie mit Fluoreszenzröhren, welche jedoch nur flächig eingesetzt werden können.

Also rechnet sich der Einsatz von LED erst über die Jahre. Die Lebensdauer bezeichnet die Zeit bis zum Nachlassen der Leuchtkraft auf die Hälfte des Ausgangswertes, wobei die Dioden auch darüber hinaus eingesetzt werden können. Die kontinuierliche Abnahme der Intensitiät der Emissionsstrahlung erklärt sich durch die Ausweitung von Störstellen im Kristall.

Bei älteren LED beträgt die Lebensdauer etwa 1000 Stunden. Neue, schwach bestromte LED erreichen bis zu 100 000 Stunden Brenndauer. Durch eine jahrelange Lebensdauer erübrigen sich Service und Unterhalt.

Innerhalb des letzten Jahres konnte die Qualität der Leuchtdioden stark gesteigert werden, was den Austausch von einzelnen Buchstaben innerhalb eines Schriftzuges erleichtert: Dank der verbesserten Leuchtkraft fallen ersetzte Dioden weniger auf.

Diese Leuchtmittel sind gegenüber Erschütterung sehr unempfindlich. Aufgrund der geringen Leistung pro Einheit werden sie oft auch in Serie geschaltet. Reihengeschaltete und in Arrays zusammengefasste Leucht­dio­den können auch als Scheinwerfer, beispielsweise für Bühnenshows, eingesetzt werden, benötigen als solche aber einen Kühlkörper.

Die Alterung der Leuchtdioden wird beschleunigt durch erhöhten elektrischen Strom, was zu einem stärkeren Lichtstrom und einer höheren Temperatur führt. Vor allem offene Bauformen helfen, die Wärme besser abzuführen. Weitere schädliche Einflüsse sind starke thermische Belastungen (stark schwankende Umgebungstemperatur, Löten) und zu grosse angesetzte Spannung. Die Lebensdauer ist auch vom eingesetzten Halbleiter abhängig und von der Trübung der Kunststofflinsen, vor allem bei weissen und blauen LED.

Anwendungsmöglichkeiten im Alltag

Am Anfang bloss für Siebensegment­anzeigen und Punktmatrixen ver-wendet, sind die heutigen Einsatzmöglichkeiten der LED-Lichttechnik endlos. So werden sie für Autorücklichter eingesetzt und seit 2007 auch für Frontscheinwerfer. LED-Bündel in Verkehrsampeln sorgen für gute Kontraste auch bei direkter Sonneneinstrahlung und verdrängen herkömmliche Glühlampen mit Farbfiltern. Museumsbeleuchtung geschieht ohne schädigende ultraviolette und infrarote Lichtanteile, welche kostbare Exponate schädigen können. Fassadenbeleuchtung wird umweltverträglicher, und am künstlerischen Einsatz von Licht an Gebäuden werden wir uns künftig vermehrt erfreuen dürfen.

Auch bei der Hallenbeleuchtung wird vermehrt auf diese Leuchtmittel gesetzt, welche geringe Wärme entwickeln und eine hohe Lebensdauer vorweisen.

Auch Apple setzt auf die intelligente Technologie. Die Hintergrundbe­leuchtung des LED Cinema Display geschieht durch Leuchtdioden, ebenso diejenige des MacBook und des MacBook Pro.

Licht in der Werbetechnik

Noch vor wenigen Jahren wurde Leuchtwerbung in möglichst grosser Höhe angebracht und sollte hell und weit am Nachthimmel strahlen. Feinheiten wie die Ausleuchtung von Serifen oder eines Schenkels spielten keine grosse Rolle – was sich nun ändert.

Mit LED können wir neue Wege gehen, Produkte und Image eines Unternehmens eindrücklich erleben lassen, Stimmung in Innenräume zaubern. Die Marke verschmilzt mit dem Gebäude, die Werbetechnik mit der Architektur, die Markenausstrahlung mit Farben und Licht. Was fantastisch anmutet, kann bis zum 3. Mai im Gewerbemuseum Winterthur erlebt werden.

In der Ausstellung «LED – Licht und Farbe inszenieren» wird der Umgang mit dieser Lichttechnik im Zusammenhang mit Farbe und Raum praxisnah erklärt. Forschungsgegenstand sind Wechselwirkungen von dynamischem Licht und Oberflächenfarben sowie die prototypische Umsetzung von neuartigen Anwendungen. Den Anstoss dazu gab das Forschungsprojekt «LED-ColourLab» der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK). Das neu gefundene Wissen fliesst direkt in den Unterricht der ZHdK ein.

Mit dem neuen Verständnis von Licht und Form ändern sich auch die Anforderungen für Werbebetriebe: Lichtwerbung erobert den Innenbereich. Mit einzeln platzierten Dioden können Schriften ab 50 Millimeter Höhe und Strichstärken ab 10 Millimeter dargestellt werden. Auch die Verbautiefe von nur 8 Millimetern kommt der Innenanwendung sehr entgegen. Durch Lackieren oder den Einsatz von Folienapplikationen entsprechen die Farben auch dem Corporate Design eines Unternehmens.

Herausforderungen stellen sich da, wo individuell Buchstaben ausgeleuchtet werden sollen und Vergleichswerte sowie die Möglichkeit zum Austesten nicht vorhanden sind – gerade weil diese Lichttechnik noch sehr jung ist. Wie viele LED braucht es für eine homogene Ausleuchtung einer Fläche oder eines Buchstaben-Schenkelbereichs? Wie empfindlich sind diese über Jahre hinweg auf Witterungseinflüsse? Bei lang anhaltenden Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zeigt sich das Phänomen, dass die LED stärker leuchten, was die Farbe heller wirken lässt.

Ein Praxisbeispiel

Bei der Neugründung der Marke Implenia waren Form und Ausstrahlung vorgegeben. Unter Beratung der Firma Litex AG wurden Schritte in eine neu­artige Umsetzung gewagt und in kurzer Zeit Prototypen hergestellt. Denn nebst der Umsetzung für die Innenanwendung (Bild) sollte beispielsweise auch die Leuchtwerbung der Baukrane dem Corporate Design entsprechen. Dabei war auch der Ausdehnungsquotient des Materials relevant: durch die offene Bauweise als Schattenschrift entsteht weniger Hitze als in geschlossenen Körpern, was sich positiv auf die Lebensdauer des Leuchtmittels auswirkt.

Die Energieeffizienz von LED ebnet diesen auch den Weg für den industriellen Bereich. So verwendet das Zürcher Unternehmen Nose AG Design Intelligence für frei stehende Pylonen nicht mehr Fluoreszenz- oder Neonröhren, sondern steuer- und programmierbare Power-LED. So kann nach Belieben Einfluss auf Farbe und Lichtstärke genommen werden. Die Steuerung ist auch deshalb wichtig, da LED-Licht nicht dieselbe Stimmung wie Halogenlicht hervorruft, sondern schnell einmal kühl wirkt.

Lichtverschmutzung

Die Möglichkeiten der Gestaltung mit Leuchtdioden lassen einen ins Schwärmen geraten und darob vergessen, wie sich übermässige Beleuchtung auf den Menschen und seine Umwelt auswirken kann.

Für die «Verschmutzung mit Licht» und nächtliche Lichtglocken über Ortschaften sorgen vor allem Lichtquellen, die nach oben nicht abgeschirmt sind, so Strassenlampen, Bodenleuchten und von unten her angestrahlte Stelen und Fassaden. Einerseits geht es um Sicherheit im Strassenverkehr beziehungsweise um Präsenz – doch greift übermässige Beleuchtung in das Wohlbefinden des Menschen und den Tag-Nacht-Rhythmus von Tieren und Pflanzen ein. Die vertikale Lichtemission von Leuchtwerbung hingegen trägt kaum zur Lichtverschmutzung bei, weil das Licht gebündelt strahlt.

Der Ansatz des Lärmschutzes, welcher uns zwischen 22 und 6 Uhr Ruhe garantiert, könnte auch für die Lichtverschmutzung übernommen werden.

Fazit

Mit Licht und Farbe können Farbempfindungen inszeniert werden. Leucht­dioden bergen ein grosses gestalterisches Potenzial für gross- und kleinflächige Einsätze, für Architektur, Marketing und Werbung – und dadurch auch die Möglichkeit, Menschen optimal anzusprechen.