Die LCC-Technik

Punktet effizient & nachhaltig

Die LCC-Technik

Verbindet Ökologie & Ökonomie

Die LCC-Technik

Entwickelt sich weiter…

LCC-Lichttechnik

Laser Crystal Ceramics oder kurz LCC ist eine Licht-Technologie die auf der Halbleiter-Technik basiert. Auch hier wird weisses Licht durch Lumineszenskonversion mit Hilfe einer Beschichtung erzeugt. Dabei verzichteten LCC-Lichtquellen auf seltene Erden wie auch auf Kühlgas.

Laser Crystal Ceramic oder kurz LCC ist eine auf der LED-Technik basierende Beleuchtungstechnik. Dank ihr wird brillantes Licht ohne die Verwendung von seltenen Erden und Kühlgasen erzeugt. Durch LCC-Beleuchtungslösungen sind Sie dank langer Nutzlebensdauer, einer hohen Schaltfestigkeit und brillanter Lichtqualität punkto Ökonomie bestens aufgestellt. Der Verzicht von Kühlgasen und seltenen Erden im LCC-Chip minimiert den Footprint Ihres Projekts, so leisten Sie einen Beitrag zu einem nachhaltigen Umgang mit unseren Ressourcen.

Die LED-Technik verwendet eine Leuchtstoffbeschichtung (Phosphorschicht) die seltene Erden und Schwermetalle beinhaltet. Diese Stoffe ersetzt die LCC mit einer Kohlenstoffverbindung die über eine Halbleiterkristall gezogen wird. Die Kohlenstoffverbindung bildet mikroskopisch kleine Kristalle die als Konverter dienen. Dadurch werden die metallischen Leuchtstoffpartikel wie sie bei der LED-Technik verwendet werden ersetzt. Das Trägerelement ist Silizium (Si), nicht zu verwechseln mit Lithium (Li), in dem die Kristalline Kohlenstoffverbindung eingelagert ist. Diese Masse wird in flüssiger Form auf den Halbleiterkristall aufgetragen. Der Halbleiter wird mit Spannung aufgeladen und strahlt durch Ionisierung Licht aus. So besteht eine LCC-Lichquelle aus organischen Stoffen.

LCC – Frei von seltenen Erden

Ein LCC-Chip ist frei von seltenen Erden und benötigt kein Kühlgas. Dies wird unter einem Rasterelektronenmikroskop ab einer Vergrößerung von 100:1 sichtbar. Unten sieht man einen Querschliff eines LCC-Chips unter einem Rasterelektronenmikroskop in einem Maßstab von 100:1. Bei dieser Aufnahme untersuchte man den Silizium (Si) Anteil der Lichtquelle. Die Ergebnisse sind auf der rechten Skala abgebildet. Die Träger Masse besteht Größtenteils aus Silizium (Si).

Quelle: REM-Analyse – Suisse Technology Partners AG | LCC-Chip unter dem Rasterelektronenmikroskop bei einer Vergrösserung von 100:1.
Quelle: REM-Analyse – Suisse Technology Partners AG | Spektrum der Silikonschicht (Silizium Si). Diese wird als Träger für die LCC-Kristalle verwendet.

Unten sieht man einen Querschliff eines LCC-Chips unter einem Rasterelektronenmikroskop in einem Maßstab von 500:1. Ab dieser Vergrößerung wird der Kohlenstoff Kristall (Durch Pfeil markiert) sichtbar. Bei dieser Aufnahme untersuchte man Kohlenstoffverbindungen (Dunkle flecken). Die Ergebnisse sind auf der rechten Skala abgebildet. Man sieht das die Partikel Größtenteils aus Kohlenstoff (C) bestehen.

Quelle: REM-Analyse – Suisse Technology Partners AG | Die in Silikon eingelagerten auf Kohlenstoff basierende LCC-Kristalle werden unter dem Rasterelektronenmikroskop bei einer Vergrösserung von 500:1 sichtbar.
Quelle: REM-Analyse – Suisse Technology Partners AG | Spektrum des LCC-Kristalls. Hauptelement ist Kohlenstoff (C).

Die Untersuchung kam zu folgendem Ergebnis: LCC-Lichtquellen besteht aus organischen Stoffen und beinhaltet nachweislich keine seltenen Erden.

Bei dem LCC-Chip handelt es sich um ein siliziumbasiertes
Trägermaterial in dem stark kohlenstoffhaltige Partikel eingelagert sind.

Quelle: REM-Analyse – Suisse Technology Partners AG

Diese Materialprüfung wurde von der Suisse Technologie Partners AG (STP) erhoben. Diese und weitere Materialprüfungen bzw. Analysen findest du unten zum nachlesen.

Elemente & Bestandteile

Wie man in den Spektren 24 und 29 gut erkennen kann, besteht der LCC-Chip aus Silizium mit dem Symbol Si und Kohlenstoff mit dem Symbol C.

Kohlenstoff

Kohlenstoff (C) oder Carbon ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 6. Es steht in der 4. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe) des Periodensystems der Elemente. Das Symbol C stammt aus dem englischen Carbon, unabhängig von der Übersetzung spielt der Name darauf an das Kohlenstoff bzw. Carbon in Holzkohle enthalten ist. Es gibt verschiedene Modifikationen bzw. Erscheinungsformen von Kohlenstoff, so kann Kohlenstoff als Grapit oder als Atom in einem Diamanten vorkommen. Allgemein ist der Kohlenstoff bei normalen Temperaturen ein festes Nichtmetall. Kohlenstoff ist auch in sehr vielen bekannten Verbindungen enthalten, allen voran natürlich in Kohlenstoffdioxid in unserer Luft, ausdauerndem in Flüssigbrennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas aber auch in Mineralien wie den Carbonaten z.B. Kalk. Kohlenstoff ist die Grundlage allen Lebens und der Grundbaustein aller organischen Moleküle, so enthalten alle Lebewesen Kohlenstoffatome. Beeindrucken ist, das Kohlenstoff mit Abstand meisten Verbindungen aller Elemente besitzt. Es gibt hiervon fast 10 Mio. bekannte Verbindungen.

Silizium

Silizium (Si), nicht zu verwechseln mit Lithium (Li), ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 14. Es steht in der 4. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe) des Periodensystems der Elemente. Nach Sauerstoff (O) ist Silizium das zweit häufigste Element auf der Erde. Das Wort Silizium stammt aus dem lateinischem Silizia was soviel wie Kieselerde bedeutet. Ähnlich wie Kohlenstoff ist es bei Raumtemperatur fest aber im Gegensatz zum nicht Metal Kohlenstoff zählt Silizium zu den Halbmetallen.

Das Element kommt vor allem in der Form des Siliciumdioxids SiO2 vor und damit in vielen Gesteinen wie in Quarz, Sand und Opal. Verwendung findet Silizium vor allem in Glas und in der Elektronik. Speziell in der Elektronik werden die Halbleiter Eigenschaften von reinem Silizium genutzt. Aber das Element Silizium ist auch für den Menschen ein wichtiges Spurenelement. Im menschlichen Körper befinden sich zwar nur 1,4 Gramm, aber Silizium ist trotzdem in fast jeder Zelle vorhanden. Es spielt eine wichtige Rolle als Nähr- und Aufbaustoff für Knorpelmasse, Bindegewebe, Haut, Haare und Nägel. Das Spurenelement erhöht die Feuchtigkeitsbindung und steigert dadurch die Spannkraft und Elastizität des Gewebes. 

LCC – Lichterzeugung

Die Lichttemperatur wird über die Beschaffenheit der Kohlenstoffverbindung definiert und kann sehr präzise und leicht eingestellt werden. Es wird ein hervorragender Farbwiedergabewert von bis zu Ra > 95 (Farbwiedergabeindex) mit einem sehr geringen Blauanteil (480-420 nm) erzielt. Dabei können Farbtemperaturen von 1‘600K bis 10‘000K erzeugt werden. Durch die Verwendung der Kohlenstoff Kristalle als Farbkonverter ist eine lange und konstante Farbwiedergabequalität möglich. Die Qualität wird während der Lebensdauer des Produkts garantiert, hält aber mindestens während einer Nutzlebensdauer (L80/B10) von 35’000 Stunden. Die maximale Farbveränderung liegt bei 2%. Die Farbwiederqualität kann bei Konversions-LEDs je nach Qualität und Betriebsart bis zum Erreichen der Betriebsdauer sichtbar abnehmen.

Durch die ionisierung über den Leiterdraht wird positive und negative Ladung von einer Spannungsquelle angelegt. Durch die Neutralisation von positiver und negativer Ladung entsteht Neutralisationsenergie, die wir als Licht wahrnehmen. Neben der Neutralisationsenergie entsteht auch Verlustleistung. Durch die direkte Umwandlung von Strom in Licht reduziert sich die Verlustleistung und somit die Wärmeentwicklung. Je nach Betriebsgerät/Treiber erzielt eine LCC-Lichtquelle eine Verlustenergie von 10%.

Durch die hohe Energieeffizienz der LCC-Chips ist das Netzteil geringerer Belastung ausgesetzt, so ist es möglich bis zu 250‘000 Schaltungen (Zyklen) und mehr zu erreichen. Durch die geringeren Einschaltströme werden Betriebsgeräte geschont und sind durch diesen Effekt sehr langlebig.

LCC – Wärmemanagement

Ein LCC-Chip hat eine Maximale Temperatur von 40°C. Diese geringe Temperatur wird durch die verwendete Kohlenstoffverbindung erreicht. Kohlenstoff, hat eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit sowie bei einem Reinheitsgrad jenseits von 97 Prozent eine Temperaturbeständigkeit bis +450 °C; Hochleistungskohlenstoffe weisen sogar eine Temperaturfestigkeit bis +650 °C auf. Kohlenstoff eignet sich besser als die meisten anderen Materialien zur Wärmeregulierung von Halbleitern.

Wir bauen unsere LCC-Chips aus verschiedenen Gründen in Gehäuse ein die für LED-Technik konzipiert worden sind. Grund für die Verwendung bestehender Gehäuse ist die hohe Verfügbarkeit. Durch die geringe Wärmeentwicklung sind kühlende Massnahmen, wie Kühlrippen für LCC-Produkte nur bedingt, bis nicht notwendig. Das gleiche gilt für unsere LCC-Filament-Lampen bzw. Retrofitleuchtmittel die der Edison Glühlampe nach empfunden wurde. In keinem dieser LCC-Birnen befindet sich Kühlmittel, der Glaskörper dient nur als Handschutz. Der Betrieb ohne Glaskörper ist ohne weiteres möglich, entspricht aber dann nicht den hohen Sicherheitsstandards die das Eidgenössische Starkstrominspektorat (ESTI) an unsere LCC-Produkte stellt.

Quelle: Messbericht LCC E27 | Durchgeführt von Hochschule Luzern Technik & Architektur, CH-6048 Horw

Auf dem Wärmebild wird die Abwärme sichtbar. Links eine LCC-Filament-Lampe 5.5 Watt und rechts eine herkömmliche 70 Watt Glühbirne.

Die Spezialität liegt immer im verbauten LCC-Chip und im dazu passenden Kondensator. Beide Komponenten werden individuell als Einzel-Chip, COB-Array oder Filament-Stab auf die entsprechende Lampe oder Leuchte abgestimmt.

Je nach Bauart leuchten unsere LCC-Produkte zuverlässig bei Temperaturen von –40 bis +50 °C. LCC-Leuchtmittel sind frei von Schadstoffen. Sie können zusammen mit Elektroschrott entsorgt und wiederverwertet werden.

LCC – Das Beste aus zwei Technologien

Mit anorganischen Weißlicht-LEDs (WLEDs) lassen sich zwar hohe Leuchtstärken und lange Lebenszeiten erzielen, dafür sind allerdings ein komplizierter Herstellungsprozess bei hohen Temperaturen und die Verwendung teurer und umstrittener Materialien wie Seltene Erden nötig.

Die OLEDs (organic-light-emitting-diodes) ist das genaue Gegenstück zum obigen Ansatz. Die Herstellung ist durchaus einfacher und die benötigten Materialien sind günstiger wie auch das emittierte Spektrum lässt sich einfacher verändern, aber die kurze Lebensdauer und der erzielte niedrige Lichtstrom stellen spürbare Schwachstellen dar.

Die LCC-Technik kombiniert im wesentlichen die beiden Technologien und nutzt deren jeweiligen stärken.

USP

Die unten aufgeführte Auflistung zeigt die Alleinstellungsmerkmale der LCC-Produke

Technologieziel

Ziel der LCC-Technologie ist die Herstellung von hoch qualitativen Lichtquellen mit Umweltschonenden und nicht toxischen Rohstoffen. Weiter soll bei brillanter Lichtqualität mehr Energie in Licht gewandelt werden und die Verlustenergie minimiert
werden. Dies bedeutet weniger Wärmeentwicklung, weniger Energieverbrauch, so dass unsere natürlichen Ressourcen geschont werden. Die EnergyWorld und ihre Partner haben sich die Aufgabe gestellt diese Ziele zu erreichen und entwickeln diese zukunftsweisende Technologie laufend weiter. LCC ist ein ökologischer und ökonomischer Beitrag zur Energieeinsparung.

LCC – Zertifizierung & Sortiment

Zertifizierung

Neben der generellen RoHS- und CE-Kennzeichnung (EG-Richtlinie 2002/95/EG und EG-Konformitätserklärung) die vom TÜV Rheinland durgeführt werden, sind sämtliche LCC-Produkte vom eidgenössischen Starkstrominspektorat (ESTI) zugelassen. Das eidgenössische Institut für Metrologie (METAS) und mehrere Hochschulen bestätigen unabhängig voneinander die hohe Qualität der Produkte. Alle LCC-Produkte bewegen sich auf der Energieplakette im Bereich A+ bis A++. Zusätzlich werden noch freiwilige 6‘000 Stunden Test durchgeführt.

Sortiment & Einsatzbereiche

Das Produkteportfolio der EnergyWorld umfasst heute über 160 LCC-Produkte. Zum Austausch von bestehender Leuchtmittel sind LCC-Retrofit-Lampen als Kerze, Tropfen, Kugel, Birne, Spot und Röhre erhältlich. Das Installationssortiment umfasst zudem Deckenleuchten für Aufbau oder Einbau, quadratische, rechteckige und runde Leuchtpanels für den Einbau oder zum Abhängen, verschiedenste Flutlichtstrahler, Hallen- und Stadionstrahler sowie Strassenlampen oder T5/T8 Armaturen nass und trocken mit oder ohne Notlichteinheit. Das Niedervolt-Sortiment umfasst MR16- und MR11-Spotlampen, flexible ein- und zweireihige Streifen, Flutlichtstrahler/Warnblinker mit Lithium-Akku, Suchscheinwerfer mit Funkfernsteuerung und Arbeitsscheinwerfer für Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge. Weiter verfügt das Unternehmen über Leuchtmittel für den 36VDC Bereich, sprich für Bahn und den öffentlichen Verkehr.

Es gibt für praktisch jede Anwendung passende LCC Produkte. Betrachtet man die Stärken von LCC, findet man rasch die idealen Einsatzgebiete. Bei langen Betriebszeiten (Gastgewerbe, Detailhandel, Schule), bei häufigem Schalten (Treppenhaus, Durchgang), bei Stoss und Erschütterung (Baustelle, Aufzug, Fahrzeug), bei extremen Temperaturen (Kühlraum, Parkhaus), bei schützenswerten Objekten (Bibliothek, Museum) oder an schwer zugänglichen Orten (Halle, Sakralbau, Gleisfeld) ist der Einsatz von LCC-Leuchtmitteln rasch amortisiert.

Retrofit

Unter Retrofit wird die Modernisierung oder der Ausbau bestehender, meist älterer und nicht mehr produzierter, Leuchten verstanden. Von den 160 Produkten sind ca. 100 Produkte Retrofit fähig. Für bestehende Leuchten kann ein Retrofit sinnvoller als ein Ersatz durch Neubau sein. Durch den Austausch von veralteten Komponenten und dem Hinzufügen von neuen, zeitgemässen technologischen Weiterentwicklungen werden bestehende Leuchten wieder auf den neuesten Stand gebracht. Der Vorteil für den Leuchtenbetreiber liegt in der Modernisierung der Leuchte und der damit in Verbindung stehenden Erhöhung der Qualität bei deutlich geringeren Kosten im Verhältnis zur Neuanschaffung einer entsprechenden Leuchte. Die stabile und/oder historische Grundsubstanz der Leuchte bleibt erhalten. Auch vorhandener Bestandsschutz für Beleuchtungsanlagen die vermutlich keine Neugenehmigung mehr erhalten würde, kann durch Retrofiting bewahrt werden. Beim Retrofiting wird in einer bestehenden Leuchte die bestehende Lichtquelle durch ein equivalentes LCC-Leuchtmittel ersetzt. Die Vorschaltgeräte, die neben den alten Leuchtmitteln auch viel Energie verbrauchen, können entfernt werden. Das LCCLeuchtmittel kann direkt auf Netzspannung betrieben werden, oder es wird ein Stromwandler eingesetzt. Retrofit LCC-Leuchtmittel können auch über eine DALI Steuerung angesteuert werden. Durch den Ausbau von Vorschaltgeräten, können Fehlerquellen und Energieverbrauch zusätzlich minimiert werden. Ziel von Retrofiting ist: