Kostengünstig und effizient – dreidimensionale LEDs
EU-Projekt erhält 3,8 Millionen Euro für die Entwicklung von LEDs mit extrem hoher Lichtleistung.
Das Institut für Halbleitertechnik der TU Braunschweig entwickelt in dem von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekt Gecco ab sofort eine neue, zukunftsweisende Generation weißer Leuchtdioden. Der neuartige dreidimensionale Aufbau der Dioden soll im Vergleich zu bisher verwendeten planaren, nahezu zweidimensionalen, Leuchtdioden eine mehr als zehnfache Menge an Lichtleistung ermöglichen. Die Fördersumme beträgt insgesamt 3,8 Millionen Euro über drei Jahre, der Anteil für die TU Braunschweig beläuft sich auf 1,2 Millionen Euro.
Abb.: Raster-Elektronen-Mikroskop-Bild von 3D-GaN-Säulen mit einem Aspektverhältnis (Höhe zu Breite) von 10 als Gerüst für 3D-LEDs. (Bild: IHT TU Braunschweig)
Moderne Hochleistungs-LEDs sind schon jetzt bei guter Effizienz sehr hell und werden mittlerweile zum Beispiel in Autoscheinwerfern eingesetzt. Der Produktionsprozess zu ihrer Herstellung ist jedoch noch zu teuer, und auch die Effizienz muss noch weiter verbessert werden.
Das internationale Team des Verbundprojekts, darunter auch Forscher von Osram, hat sich hierfür ehrgeizige Ziele gesetzt. Bisher sind LEDs planar aufgebaut, das heißt schichtweise und flach. Je mehr Licht man benötigt, desto größere Flächen müssen produziert werden. Dies ist teuer und umständlich. Die besondere Idee besteht nun darin, sie dreidimensional aufzubauen, sie bestehen somit aus einem leuchtenden „Turm“, dessen gesamte Oberfläche Licht emittiert. Diese ist natürlich viel größer als die Grundfläche einer planaren LED. Genau dieser Flächengewinn führt zu einer höheren Lichtabstrahlung. Dies hat wiederum eine kostengünstigere Herstellung zur Folge, was den Austausch alter Glühlampen, Halogenlampen und Energiesparlampen damit noch lohnender macht. Immerhin verwenden wir weltweit gegenwärtig zwanzig Prozent der elektrischen Energie für Beleuchtung – das ergibt ein enormes Einsparpotential. Besondere Relevanz hat die LED-Lichttechnik für die Elektromobilität, denn ein Elektroauto muss sparsam mit elektrischer Energie umgehen.
Die Abmessungen der leuchtenden Türme liegen im Mikrometer-Bereich. Damit passen dann etwa eine Million LEDs auf eine Fläche von einem Quadratmillimeter. Dies erfordert höchste Präzision, die nur Produktionstechniken der Nanotechnologie erreichen.
TU Braunschweig / VK
