GaN-Ladegeräte und -Powerbanks sind das neue große Ding im Bereich Netzteile und mobiles Laden. Wir erklären euch, warum das so ist und welche Vorteile die Ladetechnik im Alltag bringt.
Es kommt endlich Bewegung in den Bereich Powerbanks und Netzteile. Seit Jahren ist dort Silizium der Platzhirsch, denn bei Smartphone-Ladegeräten war die Technologie auch lange egal. Bis vor kurzem waren 20W das Maximum bei Smartphone-Netzteilen, doch inzwischen sind es oft schon 45W. Manche Hersteller erlauben sogar Ladegeschwindigkeiten von bis zu 150W für deinen Smartphone-Akku.
Ein noch viel größeres Chaos sind Notebook-Netzteile. Alles unter 100W könnte schon lange auf USB-C setzen. Nicht alle Hersteller tun das, aber es werden immer mehr. Seit 2021 kann USB-C sogar bis zu 240W transportieren, aber es wird wohl noch etwas dauern, bis das wirklich bei der breiten Masse ankommt. Die EU sorgt immerhin dafür, dass sich USB-C mehr und mehr durchsetzt.
Netzteile sind aber oft ein Flaschenhals. Selbst der Lade-Standard PowerDelivery kann in Version 3.0 zum Beispiel meistens nur 20W via USB-A übertragen und USB-C hat bis vor kurzem noch bei 60W die Grenze gezogen. Dank einem „neu-alten“ Material ändert sich das aber gerade, da der grundlegende Aufbau der Netzteile bzw. Powerbanks verändert wird. Die Rede ist von Galliumnitrid (GaN).
Was ist Galliumnitrid?
Galliumnitrid (GaN) ist ein Halbleitermaterial, das in den 1990er Jahren durch die Herstellung von LEDs bekannt wurde. Galliumnitrid wurde verwendet, um die ersten weißen LEDs, blauen Laser und Vollfarb-LEDs herzustellen – zumindest die, die ihr bei Tageslicht sehen könnt. Es war aber anfangs sehr teuer in der Herstellung und wurde daher nur zögerlich eingesetzt.
Hersteller von klassischen Netzteilen haben jahrzehntelang daran gearbeitet, siliziumbasierte Transistoren zu verbessern. Inzwischen gerät diese Technik aber an ihre physischen Grenzen. Fortschritte bei den Herstellungsverfahren haben seit Mitte 2006 hingegen dafür gesorgt, dass GaN-Transistoren in den gleichen Anlagen wie Silizium-Transistoren hergestellt werden können. Das hält die Kosten niedrig und ermutigt mehr Hersteller dazu, auf Galliumnitrid zu setzen.
Warum ist Galliumnitrid besser als Silizium?
Die ganz kurze Antwort dazu lautet: bessere Energieeffizienz. Galliumnitrid ist in der Lage, Elektronen 1.000fach effizienter zu leiten als Silizium. Ausführlicher erklärt es einer der größten GaN-Produzenten am besten:
„Alle Halbleitermaterialien haben eine sogenannte Bandlücke. Dies ist ein Energiebereich in einem Festkörper, in dem keine Elektronen existieren können. Einfach ausgedrückt hängt eine Bandlücke damit zusammen, wie gut ein festes Material Elektrizität leiten kann. Galliumnitrid hat eine Bandlücke von 3,4 eV, verglichen mit der Bandlücke von Silizium von 1,12 eV. Die breitere Bandlücke von Galliumnitrid bedeutet, dass es höheren Spannungen und höheren Temperaturen standhalten kann als Silizium.“
Eine höhere Effizienz bei Bandlücken bedeutet, dass der Strom schneller durch einen GaN-Chip fließen kann als durch einen Siliziumchip. Durch ihre Fähigkeit, höhere Spannungen und Temperaturen standzuhalten, ergeben sich große Vorteile für Powerbanks und Ladegeräte.
Welchen Vorteil haben Powerbanks und Netzteile mit GaN?
GaN-Ladegeräte und -Powerbanks sind kleiner als ihre Silizium-Gegenstücke. Dies liegt (auch) daran, dass Galliumnitrid-Ladegeräte/ -Powerbanks nicht so viele Komponenten benötigen wie deren Silizium-Versionen. Durch die geringere Hitze bei der Stromübertragung geht auch weniger Energie durch Wärme „verloren“.
Die hohe Effizenz von GaN-Produkten erlaubt es zudem, stärkere Geräte mit kleineren Netzteilen/ Powerbanks zu betreiben. Statt also das klobige Ladegerät deines Notebook und das kleine Netzteil deines Smartphones einzupacken, kannst du auch einfach einen GaN-Charger wie den Ugreen 65W-Charger mit 2x USB-C und 1x USB-A mitnehmen. Wenn du noch eine Version mit zusätzlichem USB-Typ-C brauchst, gibt es auch das.
Besonders GaN-Charger mit nur einem Port sind geradezu winzig und erlauben trotzdem, deine Geräte mit bis zu 40W zu laden. Hast du zwei HomePod mini als Lautsprecher für einen Apple TV oder Mac, kannst du beide mit einem 40W-Doppel-Typ-C-GaN-Charger versorgen und hast eine freie Steckdose mehr. Einige Hersteller haben ihre Ladegeräte sogar schon mit lustigen Designs versehen.
GaN-Charger wie der Anker 737 GaNPrime (Test) können sogar bis zu 120W übertragen und Powerbanks mit der neuesten GaN-Technologie schaffen bis zu 140W. Diese können sogar leistungsstarke Notebooks bei Volllast mit Strom versorgen und gleichzeitig aufladen. Eine Entwicklung, die vor zehn Jahren in der Praxis noch undenkbar erschien.
Neben Notebooks profitieren auch Smartphones von den neuen Lademöglichkeiten. Vorreiter ist dabei vor allem Xiaomi, das 13T Pro kann z.B. mit 120 Watt innerhalb von 19 Minuten voll geladen werden. Auch viele Gaming-Smartphones setzen auf große Akkus von bis zu 6000 mAh und mehr. Damit diese schnell wieder einsatzbereit sind, greifen Hersteller entweder zu Tricks wie Akku-Splitting und dualem Aufladen oder zu hohen Ladeleistungen wie bspw. beim Redmagic 9 Pro (Test).
Wer es auffälliger mag, findet dazu auch die passenden Ladegeräte wie den REDMAGIC DAO 150W GaN Charger mit 150W Ladeleistung. Neben der hohen Wattzahl bietet das GaN-Netzteil vier Ladeports, ein Display, RGB-Beleuchtung und sogar einer App. Das kostet aber auch entsprechend.
Fazit: GaN-Ladegeräte und -Powerbanks schon jetzt für Minimalisten & Ungeduldige
GaN-Charger und -Powerbanks sind eine großartige Entwicklung. Sie benötigen weniger Platz, haben oft mehr Ports und können deine Geräte schneller laden. In den kommenden Jahren werden mehr und mehr GaN-Netzteile und -Powerbanks auf den Markt kommen. Das passt sehr gut zum Trend, dass bei mobiler Elektronik wie Smartphones und Tablets immer seltener Netzteile zum Lieferumfang gehören.
Preislich schlagen „kleine“ GaN-Charger und -Powerbanks auch nicht zu sehr ins Budget. Der UGREEN-Doppel-Typ-C+A kostet beispielsweise 40€. Stärkere Modelle wie der Anker 737 mit bis zu 120W gibt es für um die 80€, der ausgefallene Gaming-Charger von Redmagic mit 150W ist hingegen erst für mehr als 150€ zu haben.
Der ganz große Durchbruch wird für GaN aber erst kommen, wenn Hersteller wie Samsung, Apple, Xiaomi und die BBK-Gruppe anfangen, alle ihre Smartphones mit einer Schnellladefunktion auszustatten. Da viele Nutzer nur noch schwachbrüstige alte Netzteile zu Hause haben und neuen Smartphones und Tablets kein Ladegerät mehr beiliegt, ist der Griff zu einem schnellen Mehrfachlader dann naheliegend. Gleichzeitig könnten durch den USB-C-Zwang der EU auch proprietäre Ladegeräte von Notebooks mit den Gan-Netzteilen ersetzt werden.
Je länger GaN-Geräte auf den Markt sind und je mehr produziert werden, desto günstiger wird die Technik werden. In den kommenden Jahren dürften wir mehr und mehr dieser Netzteile und Powerbanks in der freien Wildbahn finden. Die kleinen GaN-Charger sind aber heute schon ihr Geld wert, wenn es schnell gehen soll und das Smartphone Schnellladen unterstützt. Die größeren Exemplare lohnen sich vor allem für Vielreisende oder Nutzer mehrerer Endgeräte. Das gilt vor allem dann, wenn das Notebook eine USB-C-Lademöglichkeit hat.
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Quelle: GaN-Systems
