Energiesparendes Industrie-Design 14.09.2013, 12:31 Uhr

Die LED-Glühbirne „Federball“ kühlt mit Drähten

Industriedesigner Cornelius Comanns hat eine energiesparende LED-Glühbirne mit innovativem Kühlkörper erfunden. Damit ist der Absolvent der Münchner Hochschule zum Deutschlandsieger des internationalen James Dyson Award 2013 geworden.

Der Industrie-Designer Cornelius Comanns hat mit verschiedene Drahtmaterialien und Stärken experimentiert. Die Drähte bilden den Kühlkörper für eine neuartige LED-Glühlampe.

Der Industrie-Designer Cornelius Comanns hat mit verschiedene Drahtmaterialien und Stärken experimentiert. Die Drähte bilden den Kühlkörper für eine neuartige LED-Glühlampe.

Foto: Comanns

Die Aufgabenstellung ist kurz und knackig: „Entwickle etwas, das ein Problem löst.“ Jährlich lobt die James Dyson Stiftung einen Design-Wettbewerb aus, der junge Ingenieure und Produktdesigner aus 18 Ländern anregen soll, kreativ und querdenkerisch an Problemstellungen aus Technik und Design heranzugehen.

Gerade sind die jeweils zehn Finalisten der einzelnen Länder bekannt gegeben worden. Sie qualifizieren sich für die nächste Runde, bevor Anfang November der Gesamtsieger gekürt wird. Cornelius Comanns kann sich schon jetzt freuen, denn er ist mit seiner LED-Glühbirne „Shuttlecock“ zum diesjährigen Deutschlandsieger ernannt worden.

Das innovative Kühlkonzept der LED-Birne „Shuttlecock“ sieht nicht nur cool aus. Durch das Design überhitzt die Lampe nicht so schnell und hat eine acht Mal längere Lebensdauer als die besten LED-Birnen.

Das innovative Kühlkonzept der LED-Birne „Shuttlecock“ sieht nicht nur cool aus. Durch das Design überhitzt die Lampe nicht so schnell und hat eine acht Mal längere Lebensdauer als die besten LED-Birnen.

Foto: Comanns

Die Preisgelder betragen immerhin 109 000 Euro insgesamt, der internationale Gewinner erhält 34 000 Euro. Weltweit wurden in diesem Jahr über 600 Projekte eingereicht.

Kühlung der LED-Birne durch ein Drahtbündel

Der Name „Shuttlecock“, englisch für Federball, kommt nicht von ungefähr. Mit dem Bündel aus Drähten, das die LED-Birne umgibt, sieht sie tatsächlich einem Federball ähnlich. Die Drähte sind Comanns’ eigentliche Innovation, denn sie kühlen die Glühlampe besser und einfacher als dies bisher mit Ventilatoren und Flüssigkeiten möglich ist.

Die Überhitzung von Leuchtdioden (LED – Licht emittierende Dioden) ist ein altes Problem. Ein Kühlkörper wird benötigt, der die Wärme abführt, die auf der Rückseite des Chips entsteht. Übersteigt die Chip-Temperatur eine bestimmte Grenze, geht auch die Lebensdauer der Lampe zurück. Die Lichtabgabe wird kontinuierlich schwächer.

Schnitt durch die LED-Glühbirne: Ganz unten liegen die LEDs, darüber die Elektronik, die von den Kühldrähten umgeben sind. Oben zu sehen der Stecker.

Schnitt durch die LED-Glühbirne: Ganz unten liegen die LEDs, darüber die Elektronik, die von den Kühldrähten umgeben sind. Oben zu sehen der Stecker.

Foto: Comanns

Dass hier einiges an Verbesserungspotenzial liegt, war auch Comanns klar. „Wenn ich den extremen Fortschritt in Betracht ziehe, der in den letzten Jahren bei LED-Chips gemacht wurde, kommen mir die erhältlichen LED-Glühbirnen immer so vor wie ein Fahrzeug mit einem Acht-Zylindermotor zu besitzen, dieses aber nur mit zwei Zylindern laufen zu lassen“, sagt der junge Designer.

Er begann damit, hunderte verschiedener Kombinationen aus Drahtdurchmesser, Länge, Anzahl und Anordnung methodisch zu testen und auf ihre Fähigkeit hin zu optimieren, Hitze abzustrahlen. Dabei stellte sich heraus, dass zum Beispiel viele sehr dünne Drähte die Energie kaum noch abstrahlen im Vergleich zu einer eringeren Zahl etwas dickerer Drähte. Eine präzise Wärmequelle und ein Testthermometer lieferten die Referenzwerte. Nach dem digitalen Prototyp wurden drei voll funktionsfähige echte Prototypen entwickelt, die seitdem im Alltagstest sind.

Shuttlecock leuchtet wie eine 175-Watt-Glühbirne mit der Hälfte an Energie

Die neue „Federball-Lampe“ ist vergleichbar mit einer 175-Watt-Glühbirne, hat aber eine bis zu acht Mal längere Lebensdauer als die besten bislang existierenden Glühbirnen. Sie benötigt weniger als die Hälfte der Energie und ist deutlich effizienter als Energiesparlampen. Außerdem werden nur drei einzelne LEDs verbaut, was die Produktionskosten drastisch senkt. Cornelius Comanns hat für seine LED-Birne alles in allem eine Leistungsverbesserung von 350 Prozent errechnet.

Der Industrie-Designer Cornelius Comanns hat eine LED-Glühbirne mit Kühlkörper aus Draht entwickelt. Damit wurde er Deutschlandsieger des internationalen James Dyson Award 2013.

Der Industrie-Designer Cornelius Comanns hat eine LED-Glühbirne mit Kühlkörper aus Draht entwickelt. Damit wurde er Deutschlandsieger des internationalen James Dyson Award 2013.

Foto: Comanns

„Mein Projekt zeigt, dass man auch als Designer nicht vor ingenieurtechnischen Herausforderungen zurückschrecken muss. Durch den anderen Blickwinkel des Designers kommen oft überraschende Lösungen heraus“, freut sich Comanns. Auch die Jury wusste die Kombination aus Design und technischer Lösung zu schätzen: „Cornelius Comanns gelingt es auf fast poetische Weise, das Problem der Wärmekonvektion semantisch neu zu interpretieren, ohne hierbei auf funktionale Aspekte zu verzichten.“

Auch unter den anderen Erfindungen, die es bis in die deutsche Bestenliste geschafft haben, gibt es spannende technische Lösungen. Zum Beispiel der portable Energieerzeuger „Xarius“. Die kleine Windturbine besteht aus einem ausklappbaren Drei-Flügel-System und einem im Inneren liegenden Stromgenerator. Bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten beginnt die kleine Turbine zu arbeiten und liefert den Strom, um elektrische Geräte aufzuladen.

Die Hitze der LED wird direkt auf die Drähte übertragen. Durch den Kamineffekt wird die Wärme nach oben abgeleitet.

Die Hitze der LED wird direkt auf die Drähte übertragen. Durch den Kamineffekt wird die Wärme nach oben abgeleitet.

Foto: Comanns

Oder der Tauchroboter „Minex“: Der kabelgebundene Unterwasser-Räumungsroboter hat ein adaptives Greifsystem und einen flexiblen Auftriebstank. Ein Schiff steuert „Minex“ von der Wasseroberfläche aus, während der Roboter die Meere gefahrenlos für Mensch und Natur von versunkenen Munitionslasten befreit.

Von Gudrun von Schoenebeck Tags:
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