Eine LED, speziell für den Einsatz in Flächenbeleuchtung und Downlights.

Nanopartikel statt konventionelle Phosphoren Quantum Dots machen LEDs effizienter

28.08.2019

LED-Konversionstechnologie bei Flächenbeleuchtung und Downlights ermöglicht hohe Effizienzwerte auch bei hohen Farbwiedergabeindizes.

Quantum Dots (QD) sind nanometergroße Halbleiterteilchen, die etwa 10.000-mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Diese Nanopartikel emittieren Licht einer bestimmten Wellenlänge, wenn blaues LED-Licht auf sie trifft. Die jeweilige Wellenlänge hängt von der Größe der einzelnen Quantenpunkte ab. So erzeugen beispielsweise etwa drei Nanometer große QDs grünes Licht, während rund sieben Nanometer große Partikel rot emittieren. Diese neuartige, einstellbare Konversionstechnologie kommt nun zum ersten Mal in ausgewählten Produkten von Osram Opto Semiconductors zum Einsatz und markiert den ersten Schritt auf dem Weg zu neuartigen LED-Komponenten für den Allgemeinbeleuchtungs-Markt. Die LED wurde speziell für den Einsatz in Flächenbeleuchtung und Downlights entwickelt und ermöglicht es Anwendern, robuste Leuchten mit hoher Effizienz und Farbwiedergabe zu realisieren.

Bei der Herstellung konventioneller weißer LEDs stehen zwei Faktoren besonders im Vordergrund: Energieeffizienz und Produktqualität. Beides gleichzeitig zu berücksichtigen bildet vor allem bei sehr hohen Farbwiedergabeindizes (Color Rendering Index = CRI) eine besondere Herausforderung, bei der Entwickler mit konventioneller Konvertertechnologie bisweilen an ihre Grenzen gestoßen sind. Quantum Dots versprechen nun eine Lösung für dieses Problem. Der große Vorteil des Einsatzes dieser Nanopartikel besteht darin, dass die bestehenden LED-Fertigungsprozesse gleich bleiben. Lediglich im Prozessschritt, in dem das Konvertermaterial aufgebracht wird, werden statt konventionellen Phosphoren QDs genutzt.

Effizienzlücke geschlossen

Diese fortschrittliche Technologie ermöglicht es den Entwicklern die heute bestehende Effizienzlücke zwischen CRI 80 und CRI 90 LEDs nach und nach zu schließen. Rund ein Jahr nach der Akquisition von Pacific Light Technologies (PLT), einem Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von optischen Hochleistungs-Nanomaterialien, präsentiert Osram jetzt seine erste Quantum Dot LED. Die eigens entwickelte PLT QD-Phosphorlösung ermöglicht bei CRI 90 einen Effizienzwert von 173 lm/W bei 3000 K - der bisher höchste Wert in der Klasse der 0,2 W-Hochleistungs-LEDs. Die kompakten Abmessungen von lediglich 3,0 x 3,0 mm sowie der niedrige thermische Widerstand ermöglichen ein besonders einfaches Systemdesign. Zudem unterstützt die Quantum-Dot-LED auch im normalen Einsatz verschiedene die Farbtemperaturen von 2,700 bis 6,500 K.

Eine weitere Eigenschaft der PLT-Technologie besteht darin, dass die Quantenpunkte gekapselt sind, um sie vor Feuchtigkeit und anderen äußeren Umwelteinflüssen zu schützen, die nach wie vor das größte Risiko für die Funktionalität einer LED sind. So ermöglicht die spezielle Verkapselungstechnologie den QD-LEDss die anspruchsvollen und rauen Bedingungen des "On-Chip"-Betriebs innerhalb der LED-Komponente zuverlässig zu meistern.

Bildergalerie

  • Eine Eigenschaft der PLT-Technologie besteht darin, dass die Quantenpunkte gekapselt sind und somit vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt sind.

    Bild: Osarm

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