Leuchtdioden mit mehr Effizienz

Leuchtdioden – LEDs – gelten als die Beleuchtung der Zukunft. Bisher allerdings reichte ihre Effizienz, die Lichtausbeute pro aufgenommenem Watt, für viele Anwendungen nicht aus. Jetzt aber haben Dresdener Forscher einen weiteren Schritt zur Verbesserung der Effizienz erreicht.

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Immer häufiger werden organische lichtemittierende Dioden (OLED) in Displays von Handys, digitalen Kameras oder Handcomputern verwendet. In Zukunft könnten die kleinen Lichtwunder bei Bildschirmen und im Bereich der Beleuchtung eine immer größere Rolle spielen, denn sie sind deutlich effizienter als herkömmliche Glühbirnen, die nur fünf Prozent der Energie in Licht umwandeln, der Rest geht als Wärme verloren.

Weniger Energie bei gleicher Helligkeit

Das Institut für Angewandte Photophysik (IAPP) der Technischen Universität Dresden hat jetzt neue Höchstwerte für die Energieeffizienz organischer Leuchtdioden erreicht. Die Effizienz von Leuchtdioden ist deshalb so relevant, weil damit der Energieverbrauch bei gleicher Helligkeit stark herabgesetzt werden kann. Darüber hinaus leuchten insbesondere rote OLEDs über Jahrzehnte stabil, was für Produktanwendungen entscheidend ist.

Bei den in Dresden entwickelten Leuchtdioden stapelten die Wissenschaftlerum Rico Meerheim organische Farbstoffe mit unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften schichtförmig in einer bestimmten Abfolge. Auch die elektronischen Eigenschaften des Schichtaufbaus optimierten die Forscher gezielt. Mit einem neuen optischen Konzept gelang es, den Weg des Lichts durch die organischen Schichten und durch das Glasssubstrat so zu verändern, so dass insgesamt mehr erzeugtes Licht die OLED verlassen kann. Damit lässt sich die gleiche Helligkeit mit weniger Strom erreichen, das heißt der Wirkungsgrad wird dadurch erhöht.

Rot am effektivsten

Die so hergestellten Leuchtelemente erreichen bei der Helligkeit eines Computerbildschirms einen Wirkungsgrad von 26, 22 und 3,1 Prozent und eine Leistungseffizienz von 81, 101 und vier Lumen pro Watt für die drei Basisfarben rot, grün und blau. Die Werte für rote OLEDs übertreffen dabei alle bisherigen Werte mit Abstand. „Für diese hocheffizienten OLED eröffnen sich viele neue Anwendungsmöglichkeiten“, erklärt Professor Karl Leo vom IAPP. „Dies gilt insbesondere für die roten Leuchtdioden, die in vielen Anzeigeelementen genutzt werden“

Diese drei Grundfarben bilden nicht nur für Bildschirme, sondern auch für weiße OLEDs die Basis. Da diese auch für Beleuchtungsanwendungen benötigt werden, wird derzeit intensiv an der Effizienzsteigerung gearbeitet. „Ein hoher Wirkungsgrad von Leuchtelementen wie er in OLEDs erreicht wird, kann aufgrund des reduzierten Energieverbrauchs einen entscheidenden Beitrag zum Weg aus der Weltenergiekrise leisten“, so Meerheim.

(Technische Universität Dresden, 28.10.2008 – NPO)