Nanotechnologie verbessert die Lichttechnik

Symbolbild für den Themenbereich Lichttechnik

Mit seinen letzten Worten soll der deutsche Dichter Johann Wolfgang von Goethe gerufen haben: “Mehr Licht!“. Mehr als 225 Jahre später, in den Zeiten der Nanotechnologie, heißt es: „Mehr Licht mit weniger Energie!“. Gemeint sind ultrahelle, Energie sparende Lichtquellen wie die Leuchtdioden, die uns in unserem Alltag zahlreich umgeben. Nanoschichten verleihen ihnen bereits heute eine hohe Leistungsfähigkeit. „Noch kleiner, heller und sparsamer!“ ist das Motto für zukünftige Entwicklungen im Leuchten- und Leuchtmittelbereich.

Derzeit haben herkömmliche Glühlampen gegenüber neuen Lichtquellen noch einen hohen Marktanteil, weil ihr Licht dem der Sonne ähnelt und es deshalb für uns angenehm ist. Dabei ist der Wirkungsgrad recht gering. Nur etwa fünf Prozent des Stroms, der die Glühwendel durchfließt, wird in Licht umgewandelt. Der überwiegende Teil seiner Energie geht jedoch als Wärme verloren. Als Alternative stehen Energiesparlampen zur Verfügung, die jedoch ein unangenehmeres Licht erzeugen und im Vergleich mit herkömmlichen Leuchtkörpern größer sind.

2009 entfielen rund 11 Prozent des elektrischen Energieverbrauchs in Deutschland und 19 Prozent weltweit auf die Beleuchtung. Und der Bedarf an künstlichem Licht steigt weiter an. Nachhaltige Energieeinsparungen werden sich deshalb nur durch neue Leuchtmittel erreichen lassen. Hier bietet die Nanotechnologie mit Leuchtdioden auf Basis von Halbleiternanoschichten sinnvolle Lösungsansätze an.

Nano-Forschung und -Entwicklung im Lichtbereich kann: 

  • mit weißen Leuchtdioden als neue Lichtquellen einen Wirkungsgrad von über 50 Prozent erzielen,
  • Licht in Form, Farbe und Helligkeit je nach Bedarf frei wählbar bereitstellen (mit herkömmlichen Leuchtkörpern nicht möglich),
  • Anwendungen neuer Leuchtmittel im Alltagsleben fördern (z. B. Frontscheinwerfer im Auto),
  • organische Schichten (OLEDOLED
    Abkürzung für Organic Light Emitting Diode, Organische Leuchtdiode. OLEDs werden aus nanostrukturierten Polymerfilmen hergestellt. Sie bestehen aus einer oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die von zwei Elektroden eingeschlossen werden. Diese enthalten lichtaussendende Materialien, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung hell aufleuchten. Die OLEDs werden auf Glas oder auf durchsichtige, biegsame Trägerfolie wie transparente, elektrische Leiter aufgebracht. Die Anode wird mit der Leuchtschicht hauchdünn überzogen, die Kathode aufgedampft. So ergibt sich ein Bauteil nicht dicker als 200 nm.
    ) für neue Leuchtmittel nutzen,
  • gänzlich neue Anwendungen erschließen (Lichtmuster in der Kleidung).

Die Zukunft leuchtet hell mit:

  • Mini-Taschenlampen, Fahrradstirnleuchten
  • Handy- und PDA-Displays, Computerbildschirme und Fernseher
  • Fernbedienungen
  • Auto-Rücklichter und Verkehrsanzeigetafeln
  • Cockpit-Funktionsanzeigen in der Luft- und Raumfahrt
  • Raumbeleuchtung
  • Außenbeleuchtung von Bauwerken als Architekturelement
  • Laser mit speziellen Spektraleigenschaften (Grundlagenforschung, Medizin, Datenerfassung und Datenverarbeitung)
  • Medizinische Lichttherapie („Biophotonik“)
Treffpunkt Nanowelten
Leuchtdioden in verschiedenen Farben
Foto: Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik

LED: Helles Licht aus Halbleiterschichten

2007 wurden mit Leuchtdioden, abgekürzt LED (engl. Light Emitting Diodes) Lichtausbeuten erreicht, die gleichauf mit jenen von Leuchtstofflampen liegen. Gleichzeitig erzeugen sie jedoch weniger Wärme und sind unempfindlich gegenüber Erschütterungen. mehr

Treffpunkt Nanowelten
organische Leuchtdiode im Labor
Foto: Philips

OLED: Brillant und biegsam

OLEDOLED
Abkürzung für Organic Light Emitting Diode, Organische Leuchtdiode. OLEDs werden aus nanostrukturierten Polymerfilmen hergestellt. Sie bestehen aus einer oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die von zwei Elektroden eingeschlossen werden. Diese enthalten lichtaussendende Materialien, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung hell aufleuchten. Die OLEDs werden auf Glas oder auf durchsichtige, biegsame Trägerfolie wie transparente, elektrische Leiter aufgebracht. Die Anode wird mit der Leuchtschicht hauchdünn überzogen, die Kathode aufgedampft. So ergibt sich ein Bauteil nicht dicker als 200 nm.
(engl. Organic Light Emitting Diodes) – die nächste Leuchtdiodengeneration – eignet sich hervorragend für ultraflache Displays oder Flachbildschirme mit sehr hoher Farbechtheit. mehr