idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Thema Corona

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instanz:
Teilen: 
24.04.2019 08:30

Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie

Dr. Christian Flatz Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck

    Das menschliche Auge ist für Grün besonders empfindlich, für Blau und Rot hingegen weniger. Chemiker um Hubert Huppertz von der Universität Innsbruck haben nun einen neuen roten Leuchtstoff entwickelt, dessen Licht vom Auge gut wahrgenommen wird. Damit lässt sich die Lichtausbeute von weißen LEDs um rund ein Sechstel steigern, was die Energieeffizienz von Beleuchtungssystemen deutlich verbessern kann.

    Leuchtdioden oder LEDs können nur Licht einer bestimmten Farbe erzeugen. Mit unterschiedlichen Verfahren zur Farbmischung lässt sich aber auch weißes Licht herstellen. „Bei einer weißen LED werden rote und gelb-grüne Phosphore durch das Licht einer blauen Diode angeregt. Die Partikel emittieren entsprechendes Licht im roten und grünen Bereich, die Kombination mit dem blauen Licht ergibt weißes Licht“, beschreibt Hubert Huppertz vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie der Universität Innsbruck die Funktionsweise. Mit seinem Team arbeitet er an der Verbesserung der roten und grünen Leuchtstoffe. Nun ist es seinem Team in Zusammenarbeit mit der Firma OSRAM Opto Semiconductors gelungen, einen neuen roten Leuchtstoff zu synthetisieren, der über hervorragende Lumineszenzeigenschaften verfügt und LED-Beleuchtungsmittel deutlich energieeffizienter machen kann.

    Farbverschiebung verbessert Lichtausbeute

    Der leistungsstarke rote Phosphor Sr[Li2Al2O2N2]:Eu2+, dem die Forscher den Namen SALON gaben, erfüllt alle Anforderungen an die optischen Eigenschaften eines Leuchtstoffs. Die Entwicklung geht zurück auf Forschungen, die Hubert Huppertz noch an der Universität Bayreuth durchgeführt hat. Im Rahmen seiner Doktorarbeit entwickelte er dort mit Europium dotierte Nitride, die fluoreszieren. Diese wurden von der damaligen Arbeitsgruppe dann fortführend in München weiter optimiert und kommen heute breit zum Einsatz. Diese roten Farbstoffe sind mitverantwortlich, dass LEDs nicht mehr kalt-weiß, sondern auch warm-weiß leuchten. Interessanterweise reagiert das menschliche Auge am sensibelsten auf die Farbe Grün. Im blauen und roten Bereich ist das Auge weniger empfindsam. Zwar emittieren diese Leuchtstoffe rotes Licht im sichtbaren Bereich, ein Großteil der Energie geht aber in den Infrarotbereich, den das menschliche Auge nicht wahrnimmt. Mit dem nun in Innsbruck entwickelten Leuchtstoff ist es gelungen, die Lichtemission von Rot in Richtung Blau zu verschieben.
    „Weil zunächst nur wenige sehr kleine Partikel in einer sehr inhomogenen Probe zur Verfügung standen, war es schwierig die Synthese zu optimieren“, erzählt Doktorand Gregor Hoerder. Der Durchbruch gelang, als die Forscher einen Einkristall aus einem der vielversprechendsten Syntheseprodukte isolieren und damit die Struktur des neuen Materials bestimmen konnten. „Der Stoff ist so synthetisiert, dass er mehr im orangen als im roten Bereich emittiert“, freut sich Hubert Huppertz. „Mit SALON haben wir weniger Energieverlust, es emittiert genau in dem roten Bereich, den wir sehen können.“

    An der weiteren Charakterisierung des neuen Materials waren auch OSRAM Opto Semiconductors als starker Industriepartner, das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle und die Forschungsgruppe um Dirk Johrendt an der Ludwig-Maximilians-Universität München beteiligt. Die Entwicklung wurde bereits zum Patent angemeldet.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Univ.-Prof. Dr. Hubert Huppertz
    Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie
    Universität Innsbruck
    Telefon: +43 512 507 57000
    E-Mail: hubert.huppertz@uibk.ac.at
    Web: http://www-c724.uibk.ac.at/aac/


    Originalpublikation:

    Sr[Li2Al2O2N2]:Eu2+ — A high performance red phosphor to brighten the future. Gregor J. Hoerder, Markus Seibald, Dominik Baumann, Thorsten Schröder, Simon Peschke, Philipp C. Schmid, Tobias Tyborski, Philipp Pust, Ion Stoll, Michael Bergler, Christian Patzig, Stephan Reißaus, Michael Krause, Lutz Berthold, Thomas Höche, Dirk Johrendt & Hubert Huppertz. Nature Communications 10, 1824 (2019) DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-09632-w


    Bilder

    Die Kristallstruktur des SALON-Leuchtstoffs ist die Ursache für dessen hervorragende Lumineszenzeigenschaften.
    Die Kristallstruktur des SALON-Leuchtstoffs ist die Ursache für dessen hervorragende Lumineszenzeige ...
    Uni Innsbruck
    None

    Die Farbverschiebung vom roten in den orangen Bereich verbessert die Lichtausbeute.
    Die Farbverschiebung vom roten in den orangen Bereich verbessert die Lichtausbeute.
    Uni Innsbruck
    None


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wirtschaftsvertreter, jedermann
    Bauwesen / Architektur, Chemie, Elektrotechnik, Energie, Umwelt / Ökologie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


     

    Die Kristallstruktur des SALON-Leuchtstoffs ist die Ursache für dessen hervorragende Lumineszenzeigenschaften.


    Zum Download

    x

    Die Farbverschiebung vom roten in den orangen Bereich verbessert die Lichtausbeute.


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).