Künftige LED-Leuchten kommen ohne Gift aus: Neue blaue Leuchtdiode ist heller und billiger

Die blaue Leuchtdiode hat den Siegeszug der energiesparenden LED-Beleuchtungstechnik erst möglich gemacht, denn sie sind nötig, um weißes Licht zu erzeugen. Das hat den drei japanischen Entwicklern 2014 den Nobelpreis für Physik eingebracht. Sie hatten nur einen Nachteil: Ohne giftige Beimischungen kamen sie nicht aus. Damit haben Forscher der Rutgers University in New Brunswick und zwei weiteren Standorten im US-Bundesstaat New Jersey jetzt Schluss gemacht. Deren blaue Leuchtdioden sind ultrahell, benötigen keine Giftstoffe und sind zudem noch billiger herzustellen als die bisherigen blauen LEDs.

Ungiftig, robust und leistungsstark

„Tiefblaue LEDs sind das Herzstück der heutigen energieeffizienten Beleuchtungstechnologien“, sagt Jing Li, Professorin für Chemie und Chemische Biologie, die die Entwicklung leitet. „Allerdings weisen die bestehenden Optionen auf Grund der Verwendung giftiger Komponenten häufig Probleme hinsichtlich Stabilität, Skalierbarkeit, Kosten, Effizienz und Umweltverträglichkeit auf. Unser Kupfer-Iodid-Hybrid ist eine überzeugende Alternative, da er ungiftig, robust und leistungsstark ist.“

Wie aus Blau Weiß wird

Das neue Basismaterial ist eine Kombination aus Kupfer-Iodid und organischen Molekülen. „Wir wollten neue Materialien entwickeln, die ein sehr helles, tiefblaues Licht abgeben und mit denen LEDs zu geringeren Kosten als aktuelle blaue LEDs hergestellt werden können“, so Li. Das neue Material verfügt über vorteilhafte Eigenschaften wie eine sehr hohe Photolumineszenz-Quantenausbeute von etwa 99,6 Prozent, was bedeutet, dass es fast alle eingespeisten Elektronen in blaues Licht umwandelt. Weiß wird das Licht durch Filter oder durch Kombination mit den anderen Grundfarben Rot und Grün.

Bisherige Lösungen waren nicht ideal

Der neue hybride Kupferiodid-Halbleiter bietet gegenüber anderen in LEDs verwendeten Materialien eine Reihe von Vorteilen. Perowskite sind zwar kostengünstig, enthalten jedoch Blei, das für den Menschen giftig ist. Zudem sind sie auf Grund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff nicht allzu langlebig. Organische LEDs (Oleds) sind flexibel und potenziell effizient, können sich jedoch schnell zersetzen und die Farbqualität sinkt mit der Zeit. Kolloidale Quantenpunkte basieren häufig auf Cadmium, was Bedenken hinsichtlich der Toxizität aufwirft, und phosphoreszierende organische Emitter können teuer und komplex in der Herstellung sein.

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