Projekt

Im Projekt geht es um die Entwicklung von langlebigen Konvertermaterialien für Weißlicht-LEDs mit einem geringeren Gehalt an Seltenen Erden.

Es werden organische Konversionsleuchtstoffe und neue Matrixmaterialien, welche die Stabilität der Konversionsleuchtstoffe erhöhen sollen, erforscht. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Energieeffizienz hat die LED-basierte Beleuchtung ein großes Potenzial für die Zukunft. Im Zuge des technischen Fortschritts steigen jedoch auch die Belastungsanforderungen der Materialien. Das Projekt beschäftigt sich mit der transparenten Kapsel, welche die Leuchtdiode umgibt. Forschungsbedarf besteht hier bei der Temperaturbeständigkeit und der Verringerung des Anteils an Seltenen Erden.

Die Metalle der Seltenen Erden, beispielsweise Yttrium und Lutetium, werden nur in wenigen Ländern abgebaut. Diese Staaten können daher die Preise diktieren. Die Elektronikindustrie sucht daher nach Wegen, den Anteil der Seltenen Erden zu reduzieren, auch in den LED-Lampen.

In LEDs sind die Seltenen Erden zu einem großen Teil in den so genannten Konverterelementen verbaut, die aus dem ursprünglich blauen Licht des Halbleiters weißes Licht erzeugen. Es existieren bereits organische Alternativen, die zwar preisgünstig aber empfindlich gegenüber den hohen Lichtleistungen, Temperaturen und Sauerstoff sind und zum Schutz Verkapselungstechniken benötigen.

Im Projekt gelang es, ein neues Verkapselungsmaterial aus speziellem Silikon zu entwickeln. Bei der chemischen Synthese des Silikons können die Eigenschaften der Verkapselung an bestimmte Anforderungen angepasst werden. Dadurch konnten die Zielvorgaben von guter thermischer Beständigkeit, hoher Transparenz und leichter Verarbeitbarkeit erreicht werden. Dies erfüllt alle Voraussetzungen für die Verwendung der Seltenerden-freien organischen Farbstoffe in LEDs. Deswegen wurden im Laufe des Forschungsvorhaben Patente für die LED-Verkapselungsmaterialien angemeldet.