Leuchtende Quantenfarbe statt Lampen?
"Quantenpünktchen" sollen bessere Leuchtstoffe für LEDs oder gar Elektrolumineszenz ergeben
Leuchtdioden könnten eines Tages sowohl Glühlampen als auch Leuchtstofflampen ersetzen. Bislang mangelt es noch an der Leuchtdichte sowie an Wirkungsgrad und Farbton. Einen weiteren möglichen Lösungsweg haben amerikanische Forscher entdeckt, der vielleicht sogar ganz auf Halbleiter verzichten kann.
Im Gegensatz zu Glühlampen oder der Sonne strahlen Leuchtdioden kein kontinuierliches Spektrum ab, sondern nur einzelne Farbtöne. Um weißes Licht zu erhalten, kann man entweder wie beim Farbfernsehen einen roten, grünen, und blauen Chip nebeneinander setzen und diese einzeln ansteuern, oder aber einen blauen Chip mit gelb fluoreszierendem Leuchtstoff umgeben.
Die erstere Technik erzeugt die besseren Farben, erfordert jedoch, die Ansteuerung der verschiedenen Farbtöne bei Alterung der LED nachzustellen, um keinen Farbstich zu erhalten. Schön für Effektleuchten, nur bedingt geeignet für einen Glühlampenersatz. Und auf jeden Fall teurer.
Die zweite Technik hat den höheren Wirkungsgrad und eine über die Lebensdauer gleich bleibende Farbtemperatur, sofern sich der Leuchtstoff nicht mit der Zeit zersetzt. Ihr Nachteil ist jedoch, dass gelb und blau kein wirklich brauchbares Spektrum ergeben – Farben verändern sich in diesem Licht, das unangenehm blaustichig wirken kann. Zudem verteilt sich das gelbe Licht des Leuchtstoffs oft in weiterem Umkreis als das blaue Licht der LED oder umgekehrt. Die Folge: ein gelblicher Fleck wird von bläulichem Licht umgeben oder andersrum. Auch das Beifügen mehrerer verschiedenfarbiger Leuchtstoffe (Link auf 20216) löst das Problem nur bedingt
Bei Leuchtstoffröhren, in denen ultraviolettes Licht erzeugt wird, ist der Leuchtstoff, der daraus weißes sichtbares Licht erzeugt, auf der Röhre aufgebracht und nicht in derem Inneren verteilt. Ähnlich wäre es natürlich denkbar, eine LED mit Leuchtstoff zu umgeben. Tatsächlich realisiert wurde dies nun unerwarteterweise an der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, USA mit Nano-Kristallen. Diese sind weniger als 100 Atome groß. Sie wurden deshalb untersucht, weil hier mit verschiedenen Größen verschiedene Farben erzeugt werden konnten – und damit weißes Licht.
Wenn die Quantenpunkte jedoch nur aus 33 oder 34 Cadmiumselenid-Atompaaren bestehen, senden sie keine einzelnen Spektrenlinien mehr aus – erwartet hatte man blaues Licht –, sondern ein kontinuierliches weißes Spektrum. Zunächst einmal haben die Forscher nun eine blaue LED mit ihrem „Quantenleuchtstoff“ gestrichen, sie wollen jedoch versuchen, ob sich der Umweg über die LED ganz umgehen lässt und sich der Quantenleuchtstoff direkt elektrisch anregen lässt.
Eine „Quantenlampe“ wäre dann leichter herzustellen als heutige Leuchtkörper: Es sind keine großen mechanischen Fertigungsprozesse notwendig wie bei Glühlampen oder Leuchtstofflampen und auch keine aufwendige Halbleiterfertigungstechnik wie bei der LED – es handelt sich vielmehr um einen chemischen Fertigungsprozess. Damit wäre auch die Form von Lampen nicht mehr vorgegeben – beliebige Gegenstände, Möbel, Tische oder Wände könnten mit "Leuchtfarbe" angestrichen werden. Zudem ist das Spektrum der Quantenabstrahlungen deutlich gleichmäßiger als das bisherige von Leuchtstofflampen oder LEDs, inklusive des von Vollspektrum-Leuchtstofflampen.