Insolulight: Robuste LED-Beleuchtung mit Biokunststoff

Ob auf Flughäfen, Straßen oder im Garten: Mit einer neuen Entwicklung will die Firma Insolulight aus Linz (Österreich) LED-Leuchten langlebiger machen und zur Erreichung von Klima- und Energiezielen beitragen. Die mit der Linzer Johannes Kepler Universität (JKU) entwickelten LED-Lichtkörper haben massive Gehäuse aus Biokunststoff, die nach ihrer Nutzungsphase durch Mikroorganismen biologisch abbaubar sind. Wie das ökologische Leuchten in Zukunft aussehen könnte, demonstriert das Unternehmen mit LEDs in der Ringstraße in Wels.

Viele LED-Systeme eignen sich nicht für einen professionellen dauerhaften Einsatz oder eine Verwendung im Freien. Die Insoluligth Beleuchtungssysteme GmbH setzte sich daher die Konstruktion und Entwicklung von korrosionsbeständigen, dampfdichten, zerstörungssicheren und langlebigen LED-Lichtkörpern zum Ziel, die auch unter rauen Umgebungsbedingungen im Außen- und Industriebereich eingesetzt werden können.

Erfolgreiche Starthilfe

Für die Material- und Elektronikentwicklung hat das Linzer Unternehmen auf das Know-how oberösterreichischer Forschungs- und Fördereinrichtungen gesetzt. Die oö. Standortagentur Business Upper Austria begleitet die Linzer Firma im Rahmen der Initiative TIM schon einige Jahre: Neben der Vernetzung mit Forschungseinrichtungen wurde die Firma auch bei der Beantragung von Fördermitteln unterstützt. Darüber hinaus hat der Patentexperte von Business Upper Austria das Unternehmen bei mehreren Entwicklungsschritten beraten.

Bio-basierter Kunststoff für zerstörungssichere Leuchten auf öffentlichen Plätzen

Bei der Optimierung der thermoplastischen Gehäusematerialien hat das Unternehmen unter anderem die wissenschaftliche Unterstützung des Instituts für Polymer Product Engineering (IPPE) der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) in Anspruch genommen. Bei der Materialrecherche ist das Team der JKU um Univ.-Prof. Dr. Zoltan Major auf einen neuen bio-basierten, beständigen Kunststoff mit guten optischen und mechanischen Eigenschaften sowie hoher Hitzebeständigkeit gestoßen. Dieser Biokunststoff wird auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt und ist biologisch abbaubar: Er wird durch Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien in Wasser und Kohlendioxid zerlegt. Versuche ergaben, dass der Biokunststoff für eine Verwendung vor allem für Lichtkörper im öffentlichen Bereich hervorragend geeignet. Die Stabilität schützt auch vor mutwilligen Beschädigungsversuchen.

Hochrobuste, vergossenen LED-Lichtkörper

Herkömmliche LED-Leuchten werden aus verschraubten oder verklebten Gehäusen hergestellt. Öffnungen oder Verbindungsstellen bergen jedoch für die Elektronik eine Korrosionsgefahr. Um die Elektronik vor Feuchtigkeit durch Wasser- und Dampfeintritt zu schützen, entwickelte Insoluligth vollständig geschlossene Systeme und mehr oder weniger bruchsichere Gehäuse. Die Lichtkörper weisen die für elektrische Betriebsmittel höchste erreichbare Schutzklasse IP69 auf, sind also auch für einen dauerhaften Einsatz unter Wasser und sogar eine Hochdruckreinigung geeignet. Sie sind langlebig (bis 100.000 Betriebsstunden, das sind bei durchgehendem Einsatz 11,5 Jahre, bei durchschnittlich 4,5 Betriebsstunden pro Tag 61 Jahre) und können repariert werden. Durch die flexible und individuelle CNC-Fertigung können die Leuchtengehäuse in allen erdenklichen Formen herstellen werden, sodass ein unkomplizierter Austausch mit keinem oder nur minimalem baulichem Aufwand möglich ist. Der Hersteller integriert in seine Beleuchtungskörper standardmäßig Stromwandler, sodass ein trafoloser Anschluss an den Netzstrom möglich ist.

Das Gehäuse der Leuchten ist stark belastbar. Im Impact-Versuch des Instituts für Polymer Product Engineering (IPPE) der Johannes Kepler Universität Linz zeigte sich, dass die kritische Energie von 11 J einem Fall von einer 1 kg schweren Massen mit einer kugelförmigen Spitze aus 1,12 m entspricht und die maximale punktförmige Kraft, die in der Mitte des Lichtkörpers aufgebracht. werden kann, bei ca. 15 kN liegt, was einer statischen Last einer Masse von 1,53 t entspricht. Um Überhitzungen und damit eine Reduktion der Lebensdauer und Zuverlässigkeit oder gar einen Ausfall zu vermeiden, wurde bei der Entwicklung auf das Temperaturmanagement größtes Augenmerk gelegt. In den neuen Lichtkörpern sorgen ein neu entwickelter Kühlkörper sowie eine neu entwickelte Vergussmasse für die Wärmeableitung. Temperaturmessungen des IPPE mittels geeichter Laborheizplatte haben ergeben, dass dadurch im Vergleich mit einem speziellen Verguss eine 2.000 Mal kürzere Zeit benötigt und eine um mehr als 65 % höhere Temperatur abgeleitet wird.