Neuer Leuchtstoff für warmes LED-Licht

Er wurde mit High Throughput Experimentation Technologie (HTE – deutsch: Hochdurchsatztechnik) entwickelt, die eine große Zahl komplexer Materialien in sehr kurzer Zeit screenen kann. Der neue Leuchtstoff ist geeignet für Warmweiß-LEDs für Allgemeinbeleuchtung, für die Hintergrundbeleuchtung in LCD-Bildschirmen oder im Automotive-Bereich.

Leuchtdioden (LED) sind die Leuchtmittel der Zukunft, da sie Energie sparen helfen, eine lange Lebensdauer haben und flexibel einsetzbar sind. Allerdings ist die Farbauswahl bei LEDs noch begrenzt. Um das ultraviolette oder blaue Licht von üblichen Halbleiter-Leuchtdioden in weißes oder andersfarbiges Licht umzuwandeln, werden daher fluoreszierende Leuchtstoffe auf dem Halbleiterchip platziert.

Mit diesen Leuchtstoffen kann heute bereits ein großer Bereich des Farbspektrums abgedeckt werden. Allerdings fehlen noch effiziente, stabile Leuchtstoffe, die tiefrotes Licht emittieren. Deshalb suchen Entwickler nach weiteren Farbvarianten. Da aber feine Unterschiede in der Zusammensetzung eines Leuchtstoffs seine Emissionseigenschaften stark beeinflussen, ist es nötig, die Materialzusammensetzung in vielen kleinen Schritten zu variieren. So entstehen große Probenmengen, die nicht mehr in überschaubarer Zeit von Hand hergestellt und untersucht werden können.

Bei der zentralen Siemens-Forschung Corporate Technology wurde dazu eine spezielle HTE-Technologie entwickelt, mit der sich diese Proben systematisch untersuchen lassen. Die HTE automatisiert die Experimentplanung, Probenherstellung, Charakterisierung, Auswertung und das Reporting.

In ihren HT-Experimenten stellten die Forscher über 660 Probenvarianten aus zwölf speziellen Materialkombinationen her. Dabei konnten sie einen neuen tiefrot emittierenden oxynitridischen Leuchtstoff identifizieren, der eine Rotverschiebung von 15 bis 30 Nanometern gegenüber bisher bekannten Rot-Leuchtstoffen zeigt.

Der neue Leuchtstoff erweitert Osrams Patentportfolio und stärkt so die Wettbewerbssituation der Firma. Gleichzeitig geht die Suche nach innovativen Systemen mit Potential für LED-Anwendungen weiter, indem die Forscher mehrere neue Materialsysteme mit einem grobmaschigen Screening untersuchen, um schnell einen Überblick über eine große Zahl interessanter Materialien zu gewinnen und gegenüber einer konventionellen Entwicklung einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. (IN 2011.11.4)