Wie eine weiße LED das Lichtspektrum der Sonne erreicht

| Redakteur: Hendrik Härter

Eine violette LED und ein spezieller Phosphor erzeugen weißes Licht. Ein Peak beim Blauanteil wird bei der SunLike-LED vermieden.
Eine violette LED und ein spezieller Phosphor erzeugen weißes Licht. Ein Peak beim Blauanteil wird bei der SunLike-LED vermieden. (Bild: Seoul Semiconductor)

Die SunLike-LED bildet das natürliche Licht der Sonne nach. Zum Einsatz kommt die patentierte LED-Chip-Technologie von Seoul Semiconductor mit der TRI-R Phosphortechnologie von Toshiba Materials.

Menschen leben seit Zehntausenden von Jahren im Sonnenlicht. Laternen kamen erst im 3. Jahrhundert v. Chr. auf. Weiße LEDs zur Beleuchtung wurden erst vor weniger als 20 Jahren entwickelt. Nach dem europaweiten Verbot der Glühlampe durch die EU hat es die LED geschafft, sich dank hoher Effizienz und niedrigen Kosten schnell weltweit zu verbreiten. Anstatt auf die Qualität des Lichts wurde allerdings der Schwerpunkt auf die Kosten und die Helligkeit gesetzt, denn das Licht unterscheidet sich deutlich von natürlichem Sonnenlicht, an das sich der menschliche Biorhythmus angepasst hat.

Das weiße Licht der LED und wie es entsteht

Weißes Licht in der Alltagsbeleuchtung entsteht durch die Mischung von rotem, grünem und blauem Licht. In heutigen LED-Beleuchtungsanwendungen wird das nur mit blauen LEDs erreicht, wobei das rote und grüne Licht durch die Weitergabe des blauen Lichts durch Leuchtstoffe aus anorganischen Verbindungen erzeugt wird. Dadurch hat das blaue Licht eine höhere Intensität als das rote und grüne Licht, so dass das produzierte weiße Licht einen ausgeprägteren blauen Bereich im Spektrum hat.

Viele Forschungsergebnisse legen die Vermutung nahe, dass sich dieses starke Blaulichtspektrum ungünstig auf den menschlichen Körper auswirkt. Wissenschaftler weisen darauf hin, dass blaues Licht nachts einen negativen Effekt auf den Biorhythmus haben kann – die Folgen sind ein schlechter Schlaf und andere damit verbundene gesundheitliche Auswirkungen.

Außerdem beeinflusst dominierendes blaues Licht im LED-Licht in Innenräumen, wie wir Objekte mit unseren Augen wahrnehmen. Blaues Licht neigt dazu, auf einer Fläche stark zu zerstreuen. Die so reflektierten Lichtwellenlängen werden anders wahrgenommen als bei natürlichem Sonnenlicht. Seoul Semiconductor und Toshiba Materials haben jetzt gemeinsam eine neue Möglichkeit entwickelt: Mit der SunLike soll sich die LED-Technik grundlegend verändern, indem die blaue LED-Lichtquelle entfernt und durch einen LED-Chip mit violettem Licht ersetzt wird. Damit eine LED-Lichtanwendung eine gleichmäßige Verteilung im Spektrum bietet muss eine Lichtquelle verwendet werden, die kein Element des weißen Lichts ist.

Phosphortechnik und eine violette LED

Die eingesetzte Phosphortechnik mit der am Markt aktuell einzigartigen violetten LED ermöglicht es, dass weder rotes, grünes oder blaues Licht unzureichende Wellenlängen emittiert. So entsteht ein Spektrum, das dem des Sonnenlichts entspricht. Für diese grundlegende Neuentwicklung der LED-Technologien mussten die Forscher viel Arbeit in die Phosphorentwicklung investieren.

Phosphore sind keramikartige, anorganische Verbindungen von Seltenen Erden. Dazu gehören etwa Phosphat, Silikat und Oxonitrido-Aluminiumsilikat. Abhängig vom Aufbau des Phosphors kann violettes Licht eine Vielfalt aus buntem Licht von blau bis rot enthalten. Um die optimale Lösung für das weiße LED-Licht zu finden, durchlief jeder verwendete Phosphor einen komplizierten technischen Entwicklungsprozess. Da alle Lichtelemente über einen Phosphor emittiert werden, gab es durchaus mögliche Energieverluste. Dieses Problem wurde mit einem Phosphor-Pastenbeschichtungsverfahren aus einer Mischung aus organischem Harz gelöst, das den Energieverlust reduziert.

Es waren viele Jahre an Forschung und Entwicklung in der technischen Nachbildung des Sonnenlichtspektrums notwendig: Jetzt hat Seoul Semiconductor eine LED auf den Markt gebracht, die dem Spektrum der Sonne am nächsten kommt. Das Spektrum einer gewöhnlichen LED ist ganz anders als das Sonnenlicht; das Spektrum von SunLike hingegen kommt diesem Spektrum sehr nahe. Werden Objekte mit SunLike beleuchtet, erscheinen sie so, als befänden sie sich im Sonnenlicht. Der Mensch hat sich in seiner Evolution an das natürliche Sonnenlicht angepasst und den Biorhythmus entsprechend ausgelegt.

Die SunLike-LED vereint den Vorteil des natürlichem Lichts und reduziert die Nachteile von künstlich erzeugten Lichtquellen auf ein Minimum. Unsere Augen vertragen nur eine bestimmte Menge an blauem Licht. Wird diese Menge überschritten, wird das zusätzlich aufgenommene blaue Licht zerstreut. Dieses zerstreute Licht erscheint diffus. Ergebnis: Form und Farbe der Objekte werden verzerrt wiedergegeben.

Übermäßiges blaues Licht überstimuliert die Netzhautzellen im Auge. Es treten Augenbeschwerden und Konzentrationsstörungen auf. Mit der SunLike-LED wird ein der Sonne fast gleiches Spektrum dargestellt: Dabei wird sowohl die Farbe als auch die Beschaffenheit eines Objekts exakt dargestellt. Die negativen Auswirkungen von übermäßigem blauem Licht auf das Auge oder den menschlichen Biorhythmus entfallen.

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posted am 04.10.2017 um 14:27 von Unregistriert


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