Aus blau mach weiß

  • 31. August 2005


Aus blau mach weiß

Physik Journal - dank zweier neuer farbkonvertierender Phosphore lässt sich mit einer blauen Leuchtdiode angenehm weißes Licht erzeugen.

Blau plus rot und grün ergibt weiß. Dieses Prinzip der Farbaddition wird für Weißlicht-Leuchtdioden (LED) genutzt. Ein internationales Forscherteam um Wolfgang Schnick von der Ludwig-Maximilians-Universität München hat für diese Farbergänzung einer blauen LED nun zwei neue, farbkonvertierende Phosphormaterialien entwickelt. Diese seien stabiler und besser an die Anforderungen einer blauen Indiumgalliumnitrid/Galliumnitrid-LED (InGaN/GaN) angepasst als bisher verfügbare, fluoreszierende Werkstoffe. Erste Versuche ergaben eine warmweiß strahlende Leuchtdiode, die eine Farbtemperatur von 3200 Kelvin liefert. Mit 25 Lumen pro Watt erreicht der Prototyp eine Leuchteffizienz, die vergleichbar mit der einer 12 Volt-Halogenglühlampe ist.

Dank zweier neuer farbkonvertierender Phosphore (rot und grün eingezeichnet) lässt sich mit einer blauen Leuchtdiode angenehm weißes Licht erzeugen.

Angeregt durch das blaue Licht der InGaN/GaN-LED senden die Nitrid- und Oxynitrid-Phosphore orangerotes und gelbgrünes Licht aus. Über eine Dotierung mit Fluoreszenz-aktiven Seltenen Erden – z. B. Cer und Europium – gelang es den Wissenschaftlern, das gesamte Spektrum der Leuchtdiode hin zu einem subjektiv als angenehm geltenden warmweißen Licht zu trimmen. Als großer Vorteil erwiesen sich das zuverlässige Emissionsverhalten, die chemische Widerstandsfähigkeit und die Temperaturstabilität der neuen Phosphormaterialien, die selbst bei 200 Grad Celsius noch eine Quanteneffizienz von über 90 Prozent aufweisen.

Die Basis der neuen LED bildet eine dünne Kupferunterlage, auf die abwechselnd Galliumnitrid und Indiumgalliumnitrid geschichtet wurde. Die farbkonvertierende Phosphore lagerten die Forscher in eine Plastiklinse ein, die die Halbleiter-Lichtquelle von oben umschließt. Primäres, blaues Licht der LED und sekundäres, orangerotes sowie gelbgrünes Licht ergänzen sich für das Auge des Betrachters zu weiß. Von der Zuverlässigkeit dieser LEDs überzeugt, rechnen die Wissenschaftler, dass erste Produkte schon bald auf den Markt kommen könnten. Hergestellt werden die kleinen Halbleiter-Leuchten von der Philips-Tochter Lumileds Lighting, dessen Mitarbeiter ebenfalls an der Entwicklung mitgewirkt haben.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, August/September 2005

Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    R. Mueller-Mach et al., phys. stat. sol. (a) 202, 1727 (2005).
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