Nanodrähte für eine effiziente LED-basierte Feststoffbeleuchtung
LED verdrängen in der Feststoffbeleuchtung immer mehr die Leuchtstoffröhren. Sie wandeln elektrischen Strom direkt in Licht um und haben eine sehr lange Betriebslebensdauer. Die heutige LED-basierte Feststoffbeleuchtung beruht auf einer Kombination von violetten LED mit Leuchtstoffe im gelben und roten Teil des Spektrums, um weißes Licht zu erzeugen. Vor diesem Hintergrund entwickelte das EU-finanzierte Projekt NWS4LIGHT (Nanowires for solid state lighting) verbesserte LED für vier zentrale Lichtwellenlängen im sichtbaren Spektrum: blau, grün, gelb und rot. Mehrere Nanodrahtstrukturen für LED-Anwendungen wurden entwickelt: konventionelle Core-Shell-Nanodraht-Strukturen (NW) LED (NW-LED) auf Indium-Gallium-Nitrid-Basis sowie Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid-Systeme, die bereits für handelsübliche planare LED verwendet werden. Zuerst charakterisierten die Projektpartner die damit verbundenen physikalischen Eigenschaften mithilfe neuer experimenteller Methoden aus Optik, Elektronenmikroskopie und schneller Analysetechnik. Dies führte zu neuen Entwicklungen wie etwa das Mapping und Messen einzelner NW-LED-Strukturprofile. Eine Produktionsanlage wurde eingerichtet, um die entwickelten NW-LED zu testen. Für die Herstellung von Nanodrähten zeigten die Forscher, dass sich ein chemischer Prozess, mit dem hochwertige High-Performance-Feststoffen hergestellt werden, ideal für die Entwicklung von Core-Shell-NW-LED-Strukturen auf eine sehr präzise Art und Weise eignet. Das Team von NWS4LIGHT demonstrierte eine Verarbeitungstechnologie für die NW-LED, bei der ein Waver-Prozessablauf auf einer kommerziellen Wafer-Fertigungslinie zum Einsatz kommt. Hierfür wurde die vorhergesagte Leistung von NW-LED hinsichtlich Lumen und Farbe Wartung, Wand-Stecker-Effizienz, Zuverlässigkeit und der projizierten Produktionskosten verglichen. Die Teammitglieder legten erfolgreich dar, dass NW-LED mithilfe dieser Technologie hergestellt werden können, wodurch sie in Systeme mit mehreren Geräten integriert werden können. Die NW-LED von NWS4LIGHT vermeiden die Verwendung gefährlicher Materialien und erhöhen die Lebensdauer und die Effizienz durch die Eliminierung von Phosphor. Die polychromen NW-LED bieten auch mehr Möglichkeiten für Beleuchtungsdesigns je nach Bedarf. Die verbesserte Low-Cost-Lösung soll einen großen kommerziellen Markt erschließen und wichtige Vorteile für die Hersteller und die EU-Wirtschaft bringen.
Schlüsselbegriffe
Feststoffbeleuchtung, Leuchtdioden, NWS4LIGHT, Nanodrähte
