LED in der Allgemeinbeleuchtung Präzise Farbtemperatur: Quantum Dots verbessern die Lichtqualität

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die Quantum-Dot-Technik verspricht hochwertiges Licht per LED. Die Farbtemperatur lässt sich sehr präzise einstellen. Jetzt hat AMS Osram eine LED für die Allgemeinbeleuchtung vorgestellt.

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Quantum Dots: AMS Osram setzt bei der Osconiq E 2835 CRI 90 erstmals die nanometergroßen Halbleiterteilchen ein, um die Lichtqualität zu verbessern.
Quantum Dots: AMS Osram setzt bei der Osconiq E 2835 CRI 90 erstmals die nanometergroßen Halbleiterteilchen ein, um die Lichtqualität zu verbessern.
(Bild: Osram OS)

Hochwertiges und effizientes Licht für die Allgemeinbeleuchtung: Hier arbeitet AMS Osram seit einigen Jahren an der Entwicklung von LEDs. Helfen sollen dabei die Quantum Dots (QD), spezielle Halbleiterteilchen, die abhängig von ihrer Größe Licht in verschiedenen Wellenlängen emittieren, sobald blaues Licht auf sie trifft. Dank dieser Eigenschaften lässt sich die gewünschte Farbtemperatur sehr genau einstellen.

„Mit unseren eigens entwickelten Quantum-Dot-Leuchtstoffen sind wir der einzige Hersteller am Markt, der diese Technik für die Allgemeinbeleuchtung anbieten kann,“ sagt Peter Nägelein, Director Product Management Illumination bei AMS Osram.

LED mit QD für kompakte Leuchten

Ein konkretes Produkt mit der Quantum-Dot-Technik ist die Osconiq E 2835 CRI 90 (QD). Sie bietet eine Farbtemperatur von 2.200 bis 6.500 K bei einer Lichtausbeute von 200 lm/W bei 0,5 W. Dabei misst die LED 2,8 mm x 3,5 mm und eignet sich damit für kompakte Leuchten.

„Die Osconiq E 2835 ist zudem die einzige verfügbare LED dieser Art im etablierten 2835-Gehäuse und überzeugt durch eine extrem homogene Beleuchtung“, fasst es Nägelein zusammen.

Quantum-Dot-Technik erst am Anfang

Das gute Absorptionsverhalten der eingesetzten Quantum Dots reduziert die Menge der benötigten Nanoteilchen. Anders als andere Leuchtstoffe für die Allgemeinbeleuchtung ist die Quantum-Dot-Technik erst am Anfang. Eine besondere Eigenschaft der Quantum Dots besteht darin, dass sie eine schützende Kapsel umgibt. Damit ist die LED und das Substrat geschützt und sie ist robuster gegenüber Feuchtigkeit und anderen äußeren Einflüssen.

Erst dank der Verkapselung ist es möglich, die kleinen Teilchen im anspruchsvollen On-Chip-Betrieb innerhalb einer LED zu nutzen. Die LED erfüllt die strengen Anforderungen der Single Lighting Regulation (SLR) an die Energieeffizienz von Lichtquellen, die ab September 2021 in Europa verpflichtend werden. Teil der neuen Richtlinien ist unter anderem ein Wert >50 für gesättigtes Rot, dem sogenannten R9-Wert. R1 bis R8 wird zur Bestimmung des CRIs herangezogen. Jeder R-Wert steht dabei für eine bestimmte Farbe.

Vielfältiger Einsatz der LED

Die Osconiq E2835 ist darüber hinaus in zwei weiteren Versionen erhältlich: Ein CRI 80 Bauteil für Beleuchtungslösungen im Büro oder Einzelhandel, sowie die Osconiq E2835 Cyan, deren spezieller Peak im blauen Wellenlängenbereich die Melantoninproduktion des menschlichen Körpers gehemmt und so besonders interessant für Human Centric Lighting Lösungen ist.

Quantum Dots und ihre Vorteile

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.

Bei weißen LEDs stoßen Entwickler mit konventionellen Konvertertechniken schnell an ihre Grenzen: Der Vorteil beim Einsatz der Nanopartikel besteht darin, dass die bestehenden LED-Fertigungsprozesse gleich bleiben. Lediglich im Prozessschritt, in dem das Konvertermaterial aufgebracht wird, werden statt konventionellen Phosphoren jetzt die QDs genutzt.

 

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