Beleuchtung 23.12.2011, 12:03 Uhr

Oled: Warmes Licht aus dünnen Scheiben

Organische Leuchtdioden gelten einerseits als Zukunftstechnik für Fernseh- und Computerbildschirme, können andererseits auch als Flächenleuchten aufgebaut und eingesetzt werden. Während im Displaybereich Japan und Korea die Nase vorn haben, könnte Europa bei den Flächen-Oleds (organische Leuchtdioden) einen gewissen Vorsprung einfahren.

Den Eindruck der Führungsrolle der deutschen Industrie muss man gewinnen, wenn man sich im Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) den erreichten Stand des kürzlich abgeschlossen dreijährigen Forschungsprojekts Oled100.eu anschaut. Bei einem Gesamtbudget von 20 Mio. € wurde es mit 12,5 Mio. € von der Europäischen Gemeinschaft gefördert.

So ganz wurde die Aufgabe nicht gelöst, denn anstelle einer Lichtausbeute von 100 Lumen pro Watt (lm/W) erreichen die leuchtenden Flächenpanels aus organischen Halbleitersubstraten derzeit nur 60 lm/W. „Doch damit sind wir immer noch effizienter als die Compact-Fluoreszenz-Lampen, die Energiesparlampen, und mit 100 000 h Lebensdauer, also über 11 Jahre Dauerbetrieb, sind wir im Bereich von konventionellen anorganischen Leds“, so Projektleiter Stefan Grabowski von Philips. Nach dieser Zeit kommt aber nur noch die halbe Lichtmenge aus der Lampe, weshalb dann von LT50 gesprochen wird.

Fraunhofer-Oled: „Mehr als 60 Lumen pro Watt waren nicht drin“

Um die Angaben zur Lebensdauer zu vereinheitlichen, wird zunehmend mit LT70 gerechnet, wobei die „Resthelligkeit“ dann noch bei 70 % der Anfangshelligkeit liegt. Doch sind so die Daten gleich weniger spektakulär, auch wenn die erreichten 50 000 h immerhin über fünf  Jahre Konstantbetrieb bedeuten.

„Mehr als 60 Lumen pro Watt waren nicht drin, wir hatten nur bestimmte Auskopplungsmaterialien von Novaled zur Verfügung. Mit anderen Materialien und weiteren Partnern hätten wir evtl. mehr erreichen können“, erklärt Michael Hoffmann, beim Fraunhofer IPMS Gruppenleiter für organische Technologie. Erst mit 100 lm/W wäre die Effizienz einer Leuchtstoffröhre erreicht.

Organische Leds sind hochwertige, blendungsfreie Flächenlichtquellen, sind sowohl im Büro- als auch im häuslichen Bereich einsetzbar, wobei besonders die Ästhetik zu Geltung kommen soll. Im Optimum wird warmweißes Licht im Bereich von 2700 K abgestrahlt. „Kaltweißes Licht ist auch möglich, doch geht das auf Kosten der Effizienz“, erklärt Karsten Diekmann, Senior Manager für Oled Lighting bei Osram in Regensburg. Variable Farbstimmungen sind mit den derzeitigen Oleds nicht möglich. „Für ein Farbtuning müssten wir im Bereich des Kontaktlayouts und der Ansteuerung zusätzliche Maßnahmen wie Pulsweitenmodulation ergreifen. Doch diesen Aufwand wollen wir jetzt noch nicht betreiben“, so der Osram-Experte. „Unsere derzeitigen Produkte sind relativ farbstabil.“

Das Ziel des Projekts ist leicht umrissen – eine dünne, homogene, flache und vor allem große Lichtquelle sollte es werden, die zudem noch hocheffizient, umweltfreundlich und extrem langlebig ist. Die Grundelemente sind 33 cm x 33 cm groß, sind gewissermaßen Riesenpixel – und daraus ist der zum Projektabschluss gezeigte Demonstrator zusammengesetzt. Einzelne Oleds sind Niedrigspannungs-Bauelemente, kommen mit rund 9 V Betriebsspannung aus. Die 33 cm x 33 cm großen Kacheln bestehen aus fünf Oled-Segmenten, da es anders keine Lichthomogenität gibt.

Derzeit bieten Oleds einen Wirkungsgrad von 20 % bis 25 %, der bis 50 % ansteigen könnte, wenn es gelänge, die Lichtausbeute auf 120 lm/W bis 140 lm/W zu erhöhen. Zum Vergleich: Die Glühlampe liegt bei rund 5 %, Leds kommen ebenfalls auf rund 20 % bis 25 % und Fluoreszenz-, also Energiesparlampen auf nahezu 30 %.

Oled-Technologie eröffnet Raumdesignern ganz neue Möglichkeiten

„Die organischen Leuchtdioden könnten den für Licht eingesetzten Strombedarf deutlich reduzieren“, ist Philips-Mann Grabowski zuversichtlich. „Die direkte, flächige Lichtquelle lässt zudem ganz neue Designoptionen zu.“ In der transparenten Variante dürfte ein Einbau in Fensterscheiben interessant sein oder flexibel eben auch als Ummantelung von Säulen. „Damit eröffnen sich viele Anwendungsfelder, die mit klassischer Beleuchtung nicht abgedeckt werden können“, erklärt Osram-Manager Diekmann. „Leuchtmittel plus Lampe war früher, künftig ist bei Oleds alles zusammen, die Raumgestaltung kann von Designern neu gedacht werden.“

Im Oled100-Konsortium sind 15 Projektpartner aus sechs Ländern versammelt, so neben Philips (Projektführung) auch Osram, Siemens, Novaled, Océ, PTB, das Fraunhofer IPMS sowie die Universitäten Dresden und Gent.

Preis für Oleds soll in den nächsten fünf Jahren drastisch sinken

Weitere Punkte des Projekts waren zudem die Anwendungsforschung ebenso wie die Herstellungsoptimierung. Jetzt steht vor allem die Kombination von hoher Effizienz und langer Lebensdauer auf der Tagesordnung der Oled-Forscher, deren Arbeiten bereits in eine Pilotfertigungsanlage eingeflossen sind, die Ende August bei Osram in Regensburg durch Bundesforschungsministerin Annette Schavan in Betrieb genommen wurde, um damit „eine revolutionäre Technologie in Richtung Breitenanwendung zu bringen“. Das mit 18 Mio. € Förder- und 20 Mio. € Eigenmitteln ausgestattete Projekt basiert auf der 2005 gegründeten Innovationsallianz, bei der allein das BMBF 100 Mio. € für Oled-Projekte aufzubringen versprach, sofern die Wirtschaft mindestens das Fünffache in die Umsetzung investiert. In Japan sind u. a. und Panasonic unterwegs.

Übrigens hat die Bezeichnung Oled100 dann doch noch eine weitere Berechtigung – der anvisierte Preis von 100 €/m2 wird derzeit um das 100-Fache überschritten, liegt noch bei rund 10 000 €/m2. Doch in fünf Jahren soll sich das Preisniveau drastisch reduziert haben.

Von Rainer Bücken

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