Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie

24.04.2019

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

Uni Innsbruck


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

Uni Innsbruck

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

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Jade Hochschule entwickelt alternative Steuerungselemente für die Automobil- und Luftfahrtbranche
27.03.2020 | Jade Hochschule - Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth

nachricht Sensoren aus dem 3D-Drucker könnten Atemtest für Diabetes ermöglichen
26.03.2020 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Im Focus: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Architektur statt Antibiotika

31.03.2020 | Architektur Bauwesen

Thermopiles für berührungslose Temperaturmessung beim Menschen

31.03.2020 | Medizintechnik

Die Klügere gibt nach – Hochschule Bremen entwickelt biologisch inspirierte Tauchdrohne

31.03.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics