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© Dagmar Heene / WWF
(energiesparende) Erleuchtung in der sixtinischen Kapelle


von LeonieV
16.07.2015
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Als der Physik-nobelpreis im letzten Jahr an die Erfinder blauer LEDs verliehen wurde, haben sich sicherlich einige darüber gewundert, was denn so wissenschaftlich an alltäglichen Lampen sein soll. Es scheint auch wenig revolutionär, dass die sixtinische Kapelle in Rom seit November 2014 mit LEDs beleuchtet wird, was häufig als einfache Werbung für den Leuchtmittelhersteller Osram verstanden wurde. LED-lampen sind schließlich auch nur irgendwie stromsparende Glühlampen, oder?


Dass diese Vermutung nun gar nicht stimmt, zeigt schon ein Blick auf den Namen der Technologie. LED ist nämlich eine Abkürzung von „light-emitting diode“, was eine weitere Erklärung als „Glühlampe“ verlangt.


Dioden sind elektrische Bauteile, deren elektrische Leitfähigkeit genau geregelt ist. Das funktioniert dadurch, dass sie weder Leiter noch Isolatoren sind: sie sind Halbleiter. Bei Halbleitern hängt die Leitfähigkeit von dem Zustand des Materials ab. Bestimmte Kristalle (aus Silizium zum Beispiel) leiten elektrischen Strom erst, wenn sie mit Elektronendonatoren- oder Akzeptoren dotiert werden, also mit Materialien verunreinigt sind, die ein freies Elektronensystem herstellen.


In Dioden sind zwei Arten der Dotierung auf unterschiedlichen Seiten. Auf der negativen Seite wurde ein Elektronendonator (bei Silizium Phosphor) und auf der positiven Seite ein Elektronenakzeptor (Bor) zugefügt. Aufgrund eines Elektronenüberschusses auf der negativen Seite bei fehlenden Elektronen auf der positiven Seite entsteht ein eigenes elektrisches Feld, in dem sich die Elektronen allerdings noch nicht durch den Kristall zu den Löchern bewegen können.


Ein Ladungsausgleich wird also erst durch eine äußere Spannung ermöglicht. Liegt die Kathode einer Spannungsquelle am negativen Teil der Diode, werden die Elektronen zur Mitte der Diode bewegt und gelangen so in den positiven Teil. Dieser Elektronenfluss ist die Stromleitung.


Das nützliche an einer Diode ist, dass sie den Strom nur in eine Richtung leitet. Die negative Elektrode muss immer auf die Elektronen der negativen Seite einwirken, erst dann können die Elektronen in die Anode strömen. Dadurch entsteht ein Gleichstrom.
Die unterschiedlichen Halbleiter-und Dotierungsmaterialien haben natürlich eine Vielzahl an Eigenschaften. So wurden 1962 auch Diodenmaterialien entdeckt, die bei Stromdurchfluss Licht abstrahlen. Danach dauerte es allerdings noch 30 Jahre, bis dieses Licht wirklich kontrolliert zur Beleuchtung eingesetzt werden konnten. Das liegt eben auch daran, dass die Funktion einer LED-leuchte komplexer ist als die einer Glühlampe. Schließlich besteht sie aus einem Element der Elektrotechnik, in dem eine Änderung des Energieniveaus von Elektronen, also ein quantenmechanischer Vorgang auftritt, der in Kristallen zu elektromagnetischen Wellen führt. Um das Wissen aus mehreren Fachgebieten zusammenzutragen, waren viele Vorüberlegungen und Tests nötig, die letztendlich 1988 zu der Entdeckung einer blauen LED führten, mit der häufig genutztes weißes Licht erzeugt werden kann.

Wenn verstanden wurde, wie sie funktionieren, können LEDs dort eingesetzt werden, wo sie besonders viele Vorteile haben. In der sixtinischen Kapelle, die seit 1483 bedeutende Kunstwerke beherbergt und genauso Touristen zur Besichtigung wie dem Vatikan zur Wahl eines neuen Papstes dient, sind die Anforderungen besonders hoch. So können die wertvollen Wandgemälde von Botticelli und Michelangelo von den energiereichen UV-strahlen des Tageslichts oder von zerstörten Energiesparlampen beschädigt werden. Dabei wollen die Betrachter die Kunstwerke in gewohntem und angenehmem Licht sehen, ohne geblendet zu werden. Zudem ist die Kapelle ein bedeutendes christliches Bauwerk, in dem eine festliche und für religiöse Ereignisse angemessene Atmosphäre hergestellt werden soll. Tatsächlich erfüllen LEDs all die Kriterien restlos.


Das Material der genutzten Dioden strahlt unter Stromfluss nur Licht eines klar abgetrennten Frequenzbereichs ab. Dieser Bereich ist mit Wissen über die einzelnen verwendeten Stoffe und das Mischen von Farben genau festzulegen. Dabei werden zum Beispiel Yttrium-europiumoxid für rot, Terbiumoxid für grün oder Europiumoxid für blau zusammengebracht. Ganz klar sind in der LED aber nur aktive Materialien verarbeitet, die sichtbares Licht abstrahlen. Andere Frequenzbereiche wie die wärmende Infrarot-und die schädigende Ultraviolettstrahlung kommen nicht vor. Damit sind alte Fresken und bedeutende religiöse Symbole keinen Gefahren mehr ausgesetzt. Auch der konkrete Ton des weißen Lichts konnte so eingestellt werden, was unter Berücksichtigung der Wirkung auf Kunstbetrachter geschah. Sogar die Helligkeit lässt sich durch Dimmen verändern, indem einfach die äußere Spannung verändert wird.


Auch wenn viele Menschen sich weder für die katholische Kirche noch für Kunst begeistern, ist auch für sie ein wichtiger Schritt mit der neuen Beleuchtung getan worden. Schließlich hilft es unserer gesamten Umwelt, wenn keine Energie mehr zur Abgabe von ungewünschter Wärme benötigt wird. Die Energieersparnis, die immer als niedrig eingeschätzt wird, liegt bei den LEDs so wie bei den herkömmlichen Energiesparlampen bei 80%. Interessanterweise ist diese Ersparnis bei dem Großprojekt der sixtinischen Kapelle noch höher, so dass sie nur noch mit 10% der elektrischen Leistung bei vorheriger Beleuchtung versorgt werden muss. 90% der benötigten Energie wurden für das Herstellen einer für Besucher und Sehenswürdigkeiten unvorteilhaften Umgebung verwendet!


Natürlich ist die Welt nicht damit gerettet, einzelne Gebäude mit LEDs auszustatten, aber ein Vorbild erkenne ich in der Aktion auf jeden Fall. Skeptische Besucher, die sich bis jetzt über das ungemütliche Licht der Energiesparlampen beschwert haben, empfinden nun auch persönlich eine Verbesserung der Atmosphäre. Für mich scheint es so, als haben die LEDs nur einen Ort benötigt, an dem sie ihr ganzes Potenzial zeigen können und diesen Ort in der sixtinischen Kapelle gefunden. Das ist zwar sehr gute Werbung für den Hersteller Osram, aber noch mehr Werbung für das Entdecken innovativer Lösungen.

Bilder: Titel: "Ethical Sympathies" Riccardo Cuppini (über Flickr creative commons)                   Diode: "Thinking outside the plane" Steve Jurvetson (über Flickr creative commons)                                                                                                                            Schaltsymbol: "Visual Simile Symbol Icon Echoes-Diode" Dominic Alves (über Flickr creative commons)                                                                                                      Lampen: "LED" Juan Pablo Colasso (über Flickr creative commons)                                Die Erschaffung Adams: "Michelangelo-Creation of Adam, Sistine chapel, the Vatican" Randy OHC (über Flickr creative commons)

             

         

           

 

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Kommentare (1)
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19.07.2015
Ivonne hat geschrieben:
Liebe Leonie, vielen Dank für diesen sehr interessanten und super recherchierten Artikel! Toll, dass du die Funktionsweise von LEDs nochmal erklärt hast. Ich finde den Energieeinsparungseffekt in der sixtinischen Kapelle mit dem "kalten" Licht der LEDs bei gleichzeitig gehaltener "warmer" Atmosphäre in den Räumen bemerkenswert. Ich bin gespannt, auf was für innovative Lösungen wir beim II.Block stoßen werden...:-) Bis in Berlin und viel Spaß in Münster! LG, Ivonne
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