Neue anorganische Leuchtstoffe in der LED-Technologie: Von den Grundlagen in die nachhaltige Anwendung
Mittwoch, 09.04.2025, 18:15 Uhr
| Veranstaltende: | Collegium generale |
|---|---|
| Redner, Rednerin: | Prof. Dr. Hubert Huppertz, Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie, Universität Innsbruck |
| Datum: | 09.04.2025 |
| Uhrzeit: | 18:15 - 19:45 Uhr |
| Ort: |
Auditorium maximum, Raum 110 Hauptgebäude Hochschulstrasse 4 3012 Bern |
| Anmeldung: | Keine Anmeldung erforderlich |
| Merkmale: |
Öffentlich kostenlos |
Abstract
Die Entwicklung der LED-Beleuchtungstechnologie hat in den letzten Jahrzehnten bedeutende Fortschritte gemacht und die Beleuchtungsindustrie revolutioniert. Während Leuchtdioden (LEDs) zunächst aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz und langen Lebensdauer vor allem in Nischenanwendungen genutzt wurden, sind sie heute aus nahezu allen Bereichen der Beleuchtung nicht mehr wegzudenken. Ein wesentlicher Meilenstein in dieser Entwicklung war die Möglichkeit, warmweißes Licht mit hoher Farbwiedergabe zu erzeugen. Dies wurde insbesondere durch die Einführung neuer phosphor-konvertierender Leuchtstoffe im roten und grünen Spektralbereich ermöglicht, die in Kombination mit blauen LEDs ein breites Lichtspektrum erzeugen.
Die ersten kommerziell verfügbaren weißen LEDs basierten auf einer blauen LED mit einer gelblichen Phosphorschicht (zumeist Yttrium-Aluminium-Granat, YAG:Ce), die einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht umwandelte. Diese Kombination erzeugte jedoch ein kaltweißes Licht mit einer eher schwachen Farbwiedergabe, insbesondere im roten Spektralbereich. Um diesem Problem zu begegnen, wurden neue Leuchtstoffe entwickelt, die gezielt rotes und grünes Licht emittieren und dadurch ein volleres und natürlicher wirkendes Weißlicht erzeugen.
Moderne phosphorbasierte LED-Technologien setzen auf eine Kombination aus blauen LEDs und spezialisierten Leuchtstoffen, die das blaue Licht gezielt in unterschiedliche Spektralbereiche umwandeln. Dabei spielen Silikat-basierte Leuchtstoffe eine zentrale Rolle. Insbesondere auf dem Gebiet der Nitridosilikate konnten rote Leuchtstoffe, wie z. B. Europium-dotierte Materialien (M2Si5N8:Eu2+ (M = Sr, Ba) oder CaAlSiN₃:Eu2+), entwickelt werden. Diese Leuchtstoffe ermöglichen eine hohe Farbqualität und verbesserte Farbwiedergabe-Indizes (CRI), was für Anwendungen in der Wohn- und Arbeitsplatzbeleuchtung essentiell ist.
Die Arbeitsgruppe Huppertz an der Universität Innsbruck arbeitet in diesem Zusammenhang an der Synthese neuer Leuchtstoffe, die sowohl unter Normaldruck als auch unter extremen Hochdruckbedingungen (bis 150.000 bar) durchgeführt werden. Der Vortrag gibt eine Einführung in die grundlegenden Arbeitstechniken gefolgt von der Darstellung aktueller Forschungsergebnisse der letzten Jahre aus den Gebieten der Alkalilithosilicate und Oxonitridosilicate, wie beispielsweise des neuen schmalbandigen Rotleuchtstoffes SrAl2Li2O2N2:Eu2+ (SALON)[1] und seiner ungeordneten Varianten SrAl2−xLi2+xO2+2xN2−2x (x = 0.12 und 0.66).[2]
Insgesamt hat die Weiterentwicklung phosphor-konvertierender Leuchtstoffe die LED-Technologie auf ein neues Niveau gehoben. Die Kombination aus hoher Energieeffizienz, langer Lebensdauer und verbesserter Lichtqualität macht LEDs heute zur bevorzugten Lichtquelle in zahlreichen Anwendungen. Mit weiteren Fortschritten in der Materialforschung und Phosphortechnologie werden LEDs in Zukunft noch vielseitiger einsetzbar sein und weiterhin einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Beleuchtung leisten.