Dünne Schichten schaffen neues Licht
Leuchtende Zwerge erobern den Alltag. Viele Experten sehen in den Licht emittierenden Dioden, kurz LEDs, die wichtigste Lichtquelle der Zukunft. Ihr Herzstück ist ein kleiner Halbleiterkristall, der Licht aussendet, wenn man eine elektrische Spannung anlegt. Eine LED hat eine viel längere Lebensdauer als etwa eine Glühlampe und verbraucht weniger Energie. Der langen Liste an Vorteilen stand jedoch bisher ein Manko gegenüber: Die Leistung der LEDs war zu gering. Daher verrichten sie zwar schon lange ihren Dienst als Signallämpchen in Elektronikgeräten oder zum Beleuchten von Telefondisplays – für den Einsatz in Autoscheinwerfern oder Straßenlaternen waren sie aber nicht hell genug.
Klaus Streubel und Stefan Illek von der Osram Opto Semiconductors GmbH in Regensburg gelang es mit Andreas Bräuer vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena, diese Hürde aus dem Weg zu räumen – und den LEDs viele neue Einsatzmöglichkeiten zu erschließen. Grundlage dafür ist die Dünnfilmtechnologie zur Herstellung der LED-Chips. „Wir beschichten das Substrat, auf dem die Halbleiterlagen aufgebracht sind, mit einem dünnen Belag aus Metall”, erklärt Streubel das Verfahren. Die Metallschicht fungiert als Spiegel, der das im Chip erzeugte Licht reflektiert. Daneben tragen zwei weitere Innovationen zum Wert der neuen Leuchtdioden bei: So entwarfen die Forscher bei Osram ein Gehäuse, in das sich viele LED-Chips nebeneinander packen lassen. Kombiniert man LEDs verschiedener Farbe, kann man durch Mischen des Lichts jeden Farbton oder weißes Licht erzeugen. Die Aufgabe, das Licht zu formen und in eine gewünschte Richtung zu lenken, leistet eine Spezialoptik, die das Team von Bräuer am IOF entwickelt hat.
„Das Resultat ist eine leistungsfähige LED-Lichtquelle mit dem Potenzial, in die Domäne konventioneller Lichtquellen einzudringen”, sagt Klaus Streubel. „Eine der attraktivsten Anwendungen ist die Hintergrundbeleuchtung von Flachbildschirmen.” In Autos haben LEDs schon Einzug gehalten. Viele Brems-, Blink- und Rücklichter enthalten Dünnfilm-LEDs. Und bald soll es erste Fahrzeuge geben, in deren Frontscheinwerfern die Leuchtzwerge stecken. ■
