University of Cambridge entwickelt neue Generation von LED-Lampen

22.Oktober 2009 | Thema: LED | Schlagwörter: LED, Led Lampen | Vorheriger LED-Beitrag: « Auf das falsche E-Bike gesetzt? | Nächster LED-Beitrag: Wen interessieren schon Energiesparlampen? »

Professor Colin Humphreys von der Universität Cambridge entwickelt eine neue Generation von light emitting diodes. Durch das Züchten von Gallium-Nitrid-LEDs auf Silizium-Wafern statt auf teurem Saphir, plant er die Kompakt-Leuchtstofflampen in den Schatten zu stellen.

Die nächste Generation der LED-Technologie wird vermutlich dazu führen, dass die heutigen Kompaktleuchtstofflampen den gleichen Weg gehen werden, wie Thomas Edison's Glühlampe.

Humphreys Interesse an Gallium-Nitrid (GaN) geht zurück auf die Mitte der 90er Jahre, als er das Material mit einem Elektronenmikroskop untersuchte.

Unterstützt durch das Cambridge Zentrum für Gallium-Nitrit und unterstützt durch Engineering and Physical Sciences Research Council Gelder, kann mittels modernster Forschung aufgezeigt werden, wozu GaN wirklich in der Lage ist.

Das Arbeiten und herstellen von GaN-basierten Leuchtdioden erfordert eine hochspezialisierte Ausrüstung.

"Ungefähr 90% der kommerziellen LEDs werden auf  zwei Zoll Durchmesser Saphir-Wafern hergestellt", sagt Humphreys. "Um Gallium-Nitrid LED's herzustellen sind 1'000° nötig und die Zugabe von Indium, für eine brilliantes Licht".

Indium ergibt ein brillantes sichtbares Licht, 10% für ein blaues Licht, 20% für grün und mit einer Zugabe von Phosphor ändert sich die Farbe in weiss.

Aber warum werden in erster Linie Saphir Wafers verwendet? Es ist ein reaktionsträges Basismaterial und stabil bei hohen Gas-Temperaturen.

Humphreys sagt, dass ein Zwei-Zoll-Saphir-Wafer USD 50 kostet, im Vergleich zu einem  Industrie-Standard Sechs-Zoll-Silizium-Wafer, welcher 15 USD kostet.

Warum werden nun trotz dem Preisunterschied bis jetzt Saphir Wafers genommen?

Wenn versucht wird, durch die Hinterlegung von GaN auf einem Silizium-Wafer, Geld zu sparen dann funktioniert das nicht. Denn die unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen den Materialien ergibt einen gebogenen Wafer mit zahlreichen Mängel bei 1mm2 LEDs.

Dieses Problem konnte Humphreys aber lösen, in dem er eine zusätzliche Druckschicht aus Aluminium Gallium Nitrit anbringt und weiteren Techniken

Aber was Entscheidend ist "Effektiv, erhält man mindestens zu 10-mal so viele brauchbare LEDs von einem Sechs-Zoll-Wafer als von einem Zwei-Zoll-Wafer."

Er rechnet damit, dass die Produktionskosten für eine fertige LED-Glühbirne dadurch um den Faktor fünf fallen.

LEDs bieten eine drei Mal höhere Effizienz als Kompakt-Leuchtstofflampen und 12 mal höher als bei Glühlampen.

Sie schalten sofort ein, sind dimmbar und haben eine Lebensdauer von bis zu 100.000 Stunden. "Wir denken, wir können das sichtbare Spektrum des Sonnenlichts imitieren und erhalten so Tageslicht", ergänzt Humphreys.

"Wenn es uns gelingt, die Kosten zu senken, dann werden dies LED-Lampen überall auf der Welt eingesetzt.