Data-Mining für LED: Wissenschaftler finden neuen Leuchtstoff

Auf der Suche nach neuen Stoffen zur Erzeugung von weißem LED-Licht ist eine internationale Forschergruppe durch die computergestützte Analyse von umfangreichen Datenmengen („Data-Mining“) fündig geworden.

Das von Forschern der University of California San Diego geführte Team hat damit eine neue Phosphor-Verbindung entdeckt, die aus blauem LED-Licht weißes macht. Damit könnte die Herstellung von LEDs in Zukunft deutlich einfacher und günstiger werden.

Leuchtstoff muss temperaturbeständig sein

Um mit LEDs weißes Licht zu erzeugen, wird heute meist blaues Licht mit Hilfe eines phosphoreszierenden Stoffes umgewandelt – dadurch lassen sich alle Weißtöne erzeugen. Bislang müssen zur Herstellung der Leuchtstoffe allerdings seltene Erden oder aufwendige Herstellungsverfahren eingesetzt werden.

Denn das eingesetzte Material muss nicht nur die nötigen optischen Eigenschaften mitbringen, sondern auch stabil sein, dürfen also nicht an Leuchtkraft einbüßen oder gar ihre Phosphoreszenz verlieren. Eingesetzt werden kann ein Stoff, der kurzwelliges blaues Licht absorbiert und dann als Licht einer größeren Wellenlänge wieder abgibt. Oder man kombiniert Stoffe, die jeweils ein engeres Spektrum abdecken und zusammen weißes Licht erzeugen.

Drei Monate Datenanalysen mit Supercomputern

Um eine mögliche Kombination von Stoffen mit den gewünschten Eigenschaften zu finden, fütterte das Team die Rechner mit Daten zu bereits bekannten Phosphor-Verbindungen und liess sie mithilfe von am MIT entwickelten Übersetzungsalgorithmen unzählige Kombinationsmöglichkeiten errechnen. Derartiges Data-Mining ist nur mit der hohen Rechenleistung von Supercomputern möglich.

Die systematischen Analysen führten bereits nach drei Monaten zu der Vorhersage, dass eine Verbindung aus den Elementen Strontium, Lithium, Aluminum und Sauerstoff stabil und temperaturbeständig sein würde und in einem möglichst breitem Spektrum leuchtet.

Die Forscher hatten damit die Basis für ihr Rezept und konnten in ihren Laboren daraufhin die richtige Zusammensetzung sowie Zugabe weiterer Elemente heraustüfteln. Eingesetzt werden für den neuen Leuchtstoff überwiegend Stoffe, die häufig vorkommen und mit geringem Aufwand zu Phosphor in der neuen Form synthetisiert werden.

Das neu entdeckte Phosphor hat die Forschergruppe bereits in einem Lampen-Prototyp verbaut und getestet.

Foto: LEDs in Luminous Patterns von Philips Lighting

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