Potential für Industrie 25.06.2014, 12:03 Uhr

Reines Rot: Leuchtdioden werden noch sparsamer

Forscher in München und Aachen haben einen Leuchtstoff entwickelt, der die Mischfarbe Weiß intensiver strahlen lässt. Außerdem erhöht sich die Lichtausbeute.

Der neu entdeckte, rote Leuchtstoff verbessert die Farbwiedergabe weißer Leuchtdioden.

Der neu entdeckte, rote Leuchtstoff verbessert die Farbwiedergabe weißer Leuchtdioden.

Foto: LMU

Eine exotisch anmutende chemische Verbindung könnte den Leuchtdioden-Markt revolutionieren, meint Wolfgang Schlick, Professor für anorganische Festkörperchemie an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Sie wird zur Herstellung von rein weiß strahlenden LEDs genutzt, die energetisch zudem noch weitaus genügsamer sind als die, die heute auf dem Markt sind. Die Lichtausbeute ist um 14 Prozent höher.

Neuer Farbstoff hat schmalbandige Lumineszenz

Das neue LED-Material enthält Strontium, Lithium, Aluminium und Stickstoff (chemische Formel: Sr[LiAl3N4]), dem die Forscher eine Prise des Seltenerdmetalls Europium beigemischt haben. Die damit hergestellten LEDs erzeugen intensives rotes Licht, das benötigt wird, um Weißlicht zu erzeugen. Um die Sache noch verwirrender zu machen, entsteht es durch Manipulation von Leuchtdioden, die blaues Licht abstrahlen. Diese werden mit unterschiedlichen keramischen Leuchtstoffen beschichtet, die es absorbieren und in alle sichtbaren Farben umwandeln. Diese werden vermischt. Dabei entsteht weißes Licht.

Mit dem bisher verwendeten Leuchtstoff, der Rot emittiert, lässt sich keine reine Farbe erzielen. Es ist ein Gemisch aus unterschiedlichen Rottönen. Entsprechend gering ist die Qualität des damit erzeugten weißen Lichts. Der neue Farbstoff dagegen hat eine „intensive und außergewöhnlich schmalbandige Lumineszenz“, was nichts anderes heißt als „reines Rot“. „Dieses neuartige Material übertrifft im Hinblick auf die einzigartigen Lumineszeigenschaften alle bisher für LEDs verwendeten tief rot emittierenden Leuchtstoffe und zeigt sehr großes Potenzial für die industrielle Anwendung“, sagt Schnick.

Hochleistungslampen als Ersatz für Glühbirnen

Wissenschaftler am Lumileds Development Center Aachen des niederländischen Elektrokonzerns Philips arbeiten bereits daran, den neuen roten Leuchtstoff für die Produktion tauglich zu machen. Ihr Ziel ist es, den Weg zur nächsten Generation von helleren, energieeffizienteren weißen LEDs mit bester Farbwiedergabequalität zu ebnen.

Genau hier liegt der Engpass. Für Glühbirnen mit einer Leistung von 100 Watt und mehr gibt es bisher kaum Ersatz auf LED-Basis. Die wenigen Lampen, die angeboten werden, sind mit oft mehr als 30 Euro zudem extrem teuer. Vielleicht ist der neue Farbstoff die Lösung. Denn bisher sind diejenigen, die hohe Lichtleistung benötigen, noch auf Halogen- und Sparlampen angewiesen, die sehr viel mehr Strom verbrauchen beziehungsweise giftiges Quecksilber enthalten.

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