Neue Technologie für warmweisse LEDs
Lichtausbeute und Herstellungskosten im Fokus
Leuchtdioden (LED) ermöglichen deutliche Energieeinsparungen gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln. Bezüglich der Lichtqualität sind allerdings herkömmliche Beleuchtungslösungen den LEDs oft noch überlegen, da LEDs nicht das volle Farbspektrum wiedergeben. Vor allem fehlt ein effizienter roter Leuchtstoff in LEDs, um wärmeres Weisslicht zu erzeugen. In dem Projekt EuroLED arbeiten vier Partner an der Entwicklung eines nanoskaligen Leuchtstoffsystems für weisse LEDs, das auf einem grundlegend neuen Konzept basiert. Mit der energieeffizienten Erzeugung von warmweissem Licht wollen sie die Akzeptanz für energiesparende LEDs in der Bevölkerung erhöhen.
Ähnlich wie Sonnenlicht beeinflusst die Farbtemperatur von Leuchtmitteln unser Wohlbefinden. Je mehr Rotanteile sich im wahrgenommenen Spektrum befinden, umso wärmer und angenehmer ist seine Wirkung auf uns. Vor 14 Jahren gelang es erstmals, mit LEDs eine physiologisch angenehmere Arbeitsatmosphäre, also warmes weisses Licht, zu erzeugen. Basis war der in Japan entwickelte rote Leuchtstoff CASN. Noch heute werden Weisslicht- LEDs zusätzlich mit dem roten Leuchtstoff beschichtet, um warmes weisses Licht zu erhalten. Jedoch ist CASN äusserst ineffizient, da es einen Grossteil der Strahlung nahen Infrarot-Spektralbereich abgibt, welcher für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Die EuroLED-Partner entwickeln jetzt eine geeignete Alternative.
Neuartiges rot emittierendes Leuchtmittel
«Am Fraunhofer IAP haben wir bereits einen rot emittierenden nanoskaligen Leuchtstoff entwickelt und patentiert. Er basiert auf speziellen aus mit dreiwertigen Europium-Ionen modifizierten Nanopartikeln. Dieses schmalbandige Emittermaterial kann als zusätzliche Schicht auf eine herkömmliche weisse LED aufgetragen werden», erklärt Dr. Christoph Gimmler, der das Projekt am Fraunhofer CAN, einem Forschungsbereich des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP, leitet. «Dreiwertige Europium-Ionen haben ein sehr enges Emissionsband, das für das menschliche Auge bis zu dreimal stärker sichtbar ist als das Licht, das von dem herkömmlichen roten Leuchtstoff CASN abgestrahlt wird. Dadurch ist Eu-dotiertes Material deutlich effizienter als CASN», so Gimmler.
Das Projekt EuroLED
Im Rahmen des Projektes werden die Fraunhofer-Forscher basierend auf YVO4:Eu den Leuchtstoff weiter optimieren. Insbesondere die Lichtausbeute und die Herstellungskosten stehen hierbei im Fokus. Bei den Projektpartnern wird der Leuchtstoff dann eingehend und für die Entwicklung und Herstellung von Prototypen dieser neuen Generation von LEDs weiter prozessiert. Die Technologie soll im Anschluss bis zur Serienreife und Markteinführung vorangetrieben werden.
«Ursprünglich haben wir den Leuchtstoff noch im Gramm-Massstab hergestellt. Im Laufe des Projektes werden wir die Ausbeute auf bis zu 1 kg Material je Batch herstellen, um die Projektpartner zu beliefern. Darüber hinaus verfügen wir im Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ über industrienahe Syntheselinien, mit denen wir das Material auch im Tonnenmassstab zur Verfügung stellen könnten.»
26.2.2019
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