11.11.2013, 14:34 Uhr | 0 |

Organische Leuchtdioden Forscher entwickelten kostengünstigere OLEDs

Organische Leuchtdioden (OLED) sind flexibler und leichter als herkömmliche LEDs. Ein entscheidender Nachteil sind die hohen Herstellungskosten. Durch ein spezielles Herstellungsverfahen könnten die Kosten für die neuartige Beleuchtung bald sinken.

Eine OLED auf einer biegsamen Kunststofffolie.
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Flexible Leuchten, in denen organische Leuchtdioden (OLED) eingesetzt werden, könnten bald preiswerter werden.

Foto: Wikipedia

Ein wichtiger Kostenfaktor bei der Produktion von OLEDs sind die zugesetzten Schwermetalle, die bislang nötig waren. Forscher der Universitäten Bonn und Regensburg starteten deshalb Versuche ohne Schwermetalle wie Platin oder Iridium. Um Licht zu erzeugen, verwendeten sie andere als die bisher üblichen organischen Verbindungen. „Mit Phenazinen und Triphenylenen waren wir erfolgreich“, sagte der Bonner Chemiker Sigurd Höger ingenieur.de. Mit ihnen leuchteten die OLEDs auch ohne die zusätzliche Wirkung der Metalle hell genug.

OLEDs werden heute bereits in Displays von Smartphones oder Digitalkameras verwendet, weil sie ein besonders brillantes, kontrastreiches Bild ermöglichen. Bislang sind sie aber auch besonders teuer, weil den organischen Verbindungen, die das Licht erzeugen, ein Schwermetall wie Platin oder Iridium beigegeben werden muss. Ohne das Metall kann nur ein Viertel der eingesetzten elektrischen Energie in Licht umgewandelt werden.

Wirkung des „Spin“ muss außer Kraft gesetzt werden

Das Funktionsprinzip einer organischen Leuchtdiode ist einfach: Ein dünner Film der Moleküle wird mit zwei Elektroden verbunden. Diese werden an eine Batterie angeschlossen, so dass ein elektrischer Strom aus positiven und negativen Ladungen fließt. Treffen diese Ladungen aufeinander, so vernichten sie sich in einem Lichtblitz. Doch die elektrischen Ladungen haben zusätzlich ein magnetisches Moment – Wissenschaftler sprechen vom „Spin“. Ladungen mit gleichem Spin stoßen sich ab, statt in Licht wird die elektrische Energie in Wärme umgewandelt. In normalen OLEDs haben drei Viertel aller Ladungen denselben Spin. Das Schwermetall wirkt darauf wie ein starker Magnet, der die Wirkung des Spin außer Kraft setzt und so dafür sorgt, dass nahezu die gesamte elektrische Energie zur Erzeugung von Licht verwendet wird. 

Andere Verbindungen speichern Energie länger

„Wir erhöhen die Ausbeute mit einem ganz anderen Mechanismus“, erklärt John Lupton, Physik-Professor an der Universität Regensburg. „Ladungen können die Richtung ihres Spins nämlich spontan ändern. Dazu muss man nur lange genug warten.“ Mit den von den Forschern verwendeten organischen Verbindungen ist das jetzt möglich. „Die von uns konstruierten OLED können elektrische Energie augenscheinlich deutlich länger speichern als herkömmliche“, sagt Höger. „Sie können daher die spontanen Sprünge der Spins nutzen, um Licht zu erzeugen – zumindest vermuten wir das.“

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Von Andrea Ziech
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