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Projekt EuroLED von Fraunhofer CAN: Neue Technologie für warmweiße LEDs

LEDs sind zwar energiesparender als herkömmliche Leuchtmittel, geben aber nicht das volle Farbspektrum wieder. Vor allem fehlt ihnen ein effizienter roter Leuchtstoff für wärmeres Weißlicht.

Fraunhofer IAP Bildquelle: © Till Budde/Fraunhofer IAP

Am Fraunhofer CAN in Hamburg entwickeln die Forscher Leuchtmittel für effizientere, wärmere Weißlicht-LEDs.

Wissenschaftler tüfteln nun an einem nanoskaligen Leuchtstoffsystem für weiße LEDs, das auf einem grundlegend neuen Konzept basiert.

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 im Infrarot-Spektralbereich abgibt, der für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Die EuroLED-Partner entwickeln jetzt eine geeignete Alternative.

»Am Fraunhofer IAP haben wir bereits einen rot emittierenden nanoskaligen Leuchtstoff entwickelt und patentiert«, erklärt Dr. Christoph Gimmler, der das Projekt EuroLED am Fraunhofer CAN, einem Forschungsbereich des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP, leitet. »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. 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 den Leuchtstoff weiter optimieren. Insbesondere die Lichtausbeute und die Herstellungskosten stehen hierbei im Fokus. Bei den Projektpartnern wird der Leuchtstoff dann 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«, führt Gimmler aus. »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.«