1,5 Gbit/s mit UV-Licht: Warum Forscher auf winzige LEDs setzen

Datenübertragung mit ultraviolettem Licht: Forschende erreichen 1,5 Gbit/s mit winzigen LEDs. Das ist ein Rekord bei besonders kurzen Wellenlängen. Doch was bringt die Technik gegenüber bisherigen Verfahren?

Daten mit Licht übertragen, ohne Kabel und ohne Funkwellen: Forschende aus Berlin, Glasgow und Cambridge haben dafür besonders kleine UV-LEDs entwickelt. Im Labor erreichten sie eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1,5 Gbit/s. Das ist ein neuer Rekord für die drahtlose optische Kommunikation bei Wellenlängen unter 235 nm.

Allerdings lagen zwischen Sender und Empfänger gerade einmal 30 cm. Die kurze Entfernung ist jedoch nicht die eigentliche Besonderheit des Experiments. Bereits 2025 waren anderen Forschenden mit UV-Licht deutlich größere Reichweiten gelungen. Beim neuen Versuch geht es vor allem darum, wie schnell sich winzige LEDs ein- und ausschalten lassen. Das entscheidet darüber, wie viele Daten sie übertragen können.

Warum UV-Licht für die Datenübertragung interessant ist

Normalerweise nutzen drahtlose Kommunikationssysteme Funkwellen. Doch auch Licht lässt sich als Informationsträger verwenden. Dafür verändert eine LED oder ein Laser seine Lichtleistung in schneller Folge. Ein Empfänger registriert die Schwankungen und wandelt sie zurück in digitale Informationen.

Das Prinzip wird bereits bei optischen Kommunikationssystemen wie Li-Fi eingesetzt. Viele dieser Anlagen arbeiten mit sichtbarem oder infrarotem Licht. Im Freien kann allerdings die Sonne stören, weil ihre Strahlung ebenfalls auf den Empfänger trifft.

Bei kurzwelligem UV-Licht sieht das anders aus. Unterhalb von 280 nm absorbiert die Erdatmosphäre die Sonnenstrahlung nahezu vollständig. Am Boden ist deshalb praktisch keine natürliche Sonnenstrahlung in diesem Spektralbereich vorhanden.

Die Forschenden des Ferdinand-Braun-Instituts (FBH), der Universität Strathclyde und der Universität Cambridge nutzen diesen Vorteil. Ihre LEDs erzeugen sogenanntes Fern-UVC-Licht bei etwa 235 nm. Ein entsprechend ausgelegter Empfänger könnte damit auch bei Tageslicht Daten empfangen, ohne dass die Sonne das Signal wesentlich überlagert. Die Technik wäre besonders für optische Verbindungen im Freien interessant.

Winzige LEDs ermöglichen hohe Datenraten

Die eigentliche technische Leistung steckt in den LEDs. Das Ferdinand-Braun-Institut hat ihre lichtemittierende Fläche in viele kleine Bereiche aufgeteilt. Dadurch sinkt die elektrische Kapazität der Bauelemente. Gleichzeitig sind höhere Stromdichten möglich. Beides hilft dabei, die LEDs schneller zu modulieren, also ihre Lichtleistung schneller zu verändern.

Warum ist das wichtig? Bei der optischen Datenübertragung muss die Lichtquelle extrem schnell auf elektrische Signale reagieren. Je höher ihre nutzbare Modulationsbandbreite ist, desto höhere Datenraten lassen sich mit einem geeigneten Übertragungsverfahren erreichen.

„Wir haben unsere LEDs für die optische Kommunikation in diesem Spektralbereich optimiert“, erklärt Jan Ruschel vom Ferdinand-Braun-Institut in einer Pressemitteilung vom 30. September 2026. „Sie liefern eine im internationalen Vergleich hohe optische Leistung und lassen sich besonders schnell modulieren. Damit eignen sie sich für den optischen Datenaustausch in geschlossenen Räumen ebenso wie im Freien.“

Mit den Berliner LEDs bauten die Forschungsteams in Großbritannien eine optische Übertragungsstrecke auf. Bei einer Entfernung von 30 cm erreichten sie unter Raumbeleuchtung bis zu 1,5 Gbit/s.

Andere UV-Systeme erreichten schon 30 m

Die kurze Reichweite des neuen Versuchs fällt auf. Schließlich haben Forschende der Universitäten Strathclyde und Cambridge bereits Ende 2025 gezeigt, dass sich Daten mit UV-LEDs auch über größere Entfernungen übertragen lassen.

In einer damals veröffentlichten Studie in Optics Express erreichten sie mit 235-nm-LEDs Datenraten von 1 Gbit/s über 2 m und 0,5 Gbit/s über 10 m. Mit LEDs bei 255 nm gelangen sogar 2 Gbit/s über 2 m sowie 0,9 Gbit/s über 30 m.

Die jetzt erreichten 1,5 Gbit/s sind deshalb kein allgemeiner Geschwindigkeitsrekord für jede Form der UV-Kommunikation. Der Rekord gilt für den besonders kurzwelligen Bereich unter 235 nm und den dabei verwendeten Versuchsaufbau.

Die verschiedenen Experimente lassen sich auch nicht unmittelbar vergleichen. Wellenlängen, LED-Bauformen und Messbedingungen unterscheiden sich. Der aktuelle Versuch zeigt vor allem, wie sich die Leistungsfähigkeit besonders kleiner Fern-UVC-LEDs verbessern lässt.

Dass optische Kommunikation bereits für konkrete industrielle Anwendungen entwickelt wird, zeigt auch das Li-Fi-System Grathus des Fraunhofer IPMS. Es erreicht nach Institutsangaben mindestens 1 Gbit/s bei Reichweiten von mehreren Metern und soll Maschinen ohne Funkverbindung miteinander vernetzen.

Funktioniert die Übertragung auch ohne Sichtkontakt?

Ein weiterer Vorteil des UV-Lichts könnte die Datenübertragung ohne direkte Sichtverbindung sein. Dahinter steckt ein physikalischer Effekt, der auch für die blaue Farbe des Himmels verantwortlich ist: die Rayleigh-Streuung.

Licht wird an Luftmolekülen gestreut und dadurch teilweise aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt. Je kürzer die Wellenlänge, desto stärker ist dieser Effekt. Bei UV-Licht könnte deshalb ein Teil des Signals auch einen Empfänger erreichen, der nicht direkt auf den Sender ausgerichtet ist. Solche Verbindungen werden als Non-Line-of-Sight-Kommunikation bezeichnet.

Allerdings kommt bei einer gestreuten Übertragung nur ein Teil der ausgesendeten Lichtleistung am Empfänger an. Die Herausforderung besteht darin, auch aus einem schwachen Signal noch ausreichend viele Daten zuverlässig auszulesen.

Im aktuellen Experiment standen sich Sender und Empfänger direkt gegenüber. Ob die neuen Mikro-LEDs auch ohne Sichtverbindung hohe Datenraten ermöglichen, wurde noch nicht demonstriert.

„Jetzt wollen wir untersuchen, über welche Distanzen und unter welchen Umgebungsbedingungen sich Fern-UVC-Kommunikation tatsächlich einsetzen lässt – insbesondere ohne direkte Sichtverbindung“, sagt Ruschel in der Pressemitteilung des FBH.

Welche Anwendungen sind denkbar?

Die Forschenden nennen unter anderem autonome Fahrzeuge, Drohnen, vernetzte Industriemaschinen und Robotik als mögliche Einsatzfelder. Überall dort müssen Geräte Daten drahtlos austauschen, teilweise in Umgebungen mit vielen gleichzeitig betriebenen Funksystemen.

Optische Verbindungen könnten diese Funknetze ergänzen. Sie benötigen keine zusätzlichen Funkfrequenzen und sind gegenüber elektromagnetischen Störungen weitgehend unempfindlich.

Vor einem praktischen Einsatz sind allerdings weitere Fragen zu klären. Dazu gehören die erreichbare Entfernung, die Signalqualität bei wechselnden Umgebungsbedingungen und die Sicherheit der UV-Strahlung.

Fern-UVC dringt zwar weniger tief in die Haut ein als längerwelliges UV-Licht. Ob eine Lichtquelle sicher betrieben werden kann, hängt aber auch von der abgegebenen Strahlung und der Expositionsdauer ab. Insbesondere die Augen müssen bei der Bewertung berücksichtigt werden.

Die nächsten Versuche sollen deshalb vor allem größere Reichweiten und Verbindungen ohne direkte Sichtlinie untersuchen. Der Rekord von 1,5 Gbit/s zeigt bereits, dass die winzigen UV-LEDs schnell genug für die Übertragung großer Datenmengen sind.

Quellen

• Ferdinand-Braun-Institut – Fern-UVC-LEDs übertragen Daten mit Rekordgeschwindigkeit – Pressemitteilung vom 30.09.2026; enthält die Originalzitate und Versuchsdaten.
• IEEE – 1.5 Gbps Optical Wireless Communications Using Far-Ultraviolet-C Micro-Light Emitting Diodes – Konferenzveröffentlichung 2026; Abstract und bibliografische Angaben abgeglichen.
• Optics Express – 235 nm and 255 nm light-emitting diode based Gbps optical wireless communications up to 30 meters – wissenschaftliche Studie vom Dezember 2025, veröffentlicht im Open-Access-Repositorium der Universität Cambridge.
• Universität Strathclyde – Experimentelle Daten zur 1,5-Gbit/s-Übertragung – Forschungsdatensatz mit Modulations- und Übertragungsmessungen.