Hoher CRI bei LEDs dank Quantum Dots

| Redakteur: Hendrik Härter

Quantum Dots in der LED-Technik: Osram bietet seine Osconiq S 3030 QD für gewerbliche Beleuchtungen an. Mit den Quantum Dots sind hohe CRI-Werte möglich.
Quantum Dots in der LED-Technik: Osram bietet seine Osconiq S 3030 QD für gewerbliche Beleuchtungen an. Mit den Quantum Dots sind hohe CRI-Werte möglich. (Bild: Osram Opto Semiconductors)

Bei hohen Farbwiedergabeindizes (CRI) stoßen LED-Entwickler mit konventioneller Konvertertechnik an ihre Grenzen. Hier versprechen Quantum Dots Abhilfe: Abhängig von der Größe der Quantenpunkte erzeugen sie unterschiedliche Wellenlängen.

Quantum Dots waren bisher aus der Display-Technik bekannt, um einen höheren Kontrast zu erzeugen. Bei den Quantum Dots (QD) handelt es sich um 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.

Werden konventionelle weiße LEDs hergestellt, dann stehen zwei Faktoren besonders im Vordergrund: Energieeffizienz und Produktqualität. Beides gleichzeitig zu berücksichtigen ist vor allem bei sehr hohen Farbwiedergabeindizes (Color Rendering Index = CRI) wichtig. Allerdings stoßen Entwickler mit konventioneller Konvertertechniken bisweilen an ihre Grenzen. Quantum Dots sollen das Problem lösen. 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.

Quantum Dots schließen Effizienzlücke bei LEDs

Hersteller wie Osram nutzt diese Technik, um die heute bestehende Effizienzlücke zwischen einem CRI von 80 und 90 bei den LEDs nach und nach zu schließen. Rund ein Jahr nach der Akquisition von Pacific Light Technologies (PLT), einem führenden Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von optischen Hochleistungs-Nanomaterialien, präsentiert Osram mit der LED des Typs Osconiq S 3030 QD seine erste Quantum-Dot-LED. Die eigens entwickelte PLT QD-Phosphorlösung ermöglicht bei CRI 90 einen Effizienzwert von 173 lm/W bei einer Farbtemperatur von 3000 K. Das ist nach Angaben von Osram der bisher höchste Wert in der Klasse der Hochleistungs-LEDs mit 0,2 W. Dabei misst die LED 3,0 mm x 3,0 mm und bietet einen geringen thermischen Widerstand. Somit sind einfache Systemdesigns möglich. Die Osconiq S 3030 QD ist außerdem in verschiedenen Farbtemperaturen von 2700 bis 6500 K erhältlich. Die LED wurde speziell für den Einsatz in Flächenbeleuchtung und Downlights entwickelt

Eine weitere gartige Eigenschaft der PLT-Technologie besteht darin, dass die Quantenpunkte gekapselt sind, um sie vor Feuchtigkeit und anderen äußeren Einflüssen zu schützen, die nach wie vor das größte Risiko für die Funktionalität einer LED sind. Die spezielle Verkapselungstechnologie ermöglicht den QDs darüber hinaus die oft sehr rauen Bedingungen des On-Chip-Betriebs innerhalb der LED-Komponente zuverlässig zu meistern.

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