Lumineszierende Glaskeramiken für Weißlicht-LED-Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Schweizer
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323730539

Weiße LEDs basieren meist auf blau emittierenden LED-Chips in Kombination mit einem gelb emittierenden Leuchtstoff. Aufgrund des fehlenden Rotanteils ist der Farbeindruck derartiger LEDs jedoch oft leicht in den kalt wirkenden blauen Spektralbereich verschoben. Der Leuchtstoff ist zudem den hohen Temperaturen der LED-Chips ausgesetzt und muss diesen standhalten. Die Verwendung von lumineszierenden Gläsern und Glaskeramiken als Kombination von Leuchtstoff und Verkapselungsmaterial hält hohen Temperaturen wesentlich besser stand als herkömmliche, polymerbasierte Verkapselungsmaterialien. Durch gezielte Dotierung mit Elementen aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle kann die Emission und damit der Farbeindruck angepasst werden. Als Matrixmaterial sollen Boratgläser eingesetzt werden. Diese eignen sich hervorragend als optisches Material aufgrund ihrer hohen mechanischen, chemischen und thermischen Stabilität.Im Rahmen des Projektes sollen neuartige lumineszierende Glaskeramiken entwickelt und hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften optimiert werden. Ausgegangen wird hierbei von lumineszierenden Gläsern, in denen durch eine sich der Glasherstellung anschließende thermische Behandlung gezielt Kristallite erzeugt wurden. Durch Streuung und Mehrfachreflexionen an den Kristalliten kann die optische Weglänge in diesen Systemen deutlich erhöht werden, sodass die Lichtausbeute bei gleicher optischer Anregungsleistung steigt. Als Matrixsystem sollen zunächst Glaskeramiken auf Basis von Lithium-, Natrium- oder Bariumboratgläsern mit unterschiedlich hoher Dotierung verschiedenster Seltener Erdmetallionen untersucht werden. Die Dotierung mit Seltenen Erden dient hierbei der optischen Aktivierung. Bei Anregung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich zeigen sie eine starke Emission im sichtbaren Spektralbereich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen