Het menselijk oog is bijzonder gevoelig voor groen, maar minder gevoelig voor blauw en rood. Chemici onder leiding van Hubert Huppertz van de Universiteit van Innsbruck hebben nu een nieuwe rode fosfor ontwikkeld waarvan het licht goed wordt waargenomen door het oog. Dit verhoogt de lichtopbrengst van witte LED's met ongeveer een zesde, die de energie-efficiëntie van verlichtingssystemen aanzienlijk kan verbeteren.

Light emitting diodes of LED's kunnen alleen licht van een bepaalde kleur produceren. Echter, wit licht kan worden gecreëerd met behulp van verschillende kleurmengprocessen. "In een witte LED, rode en geelgroene fosforen worden opgewekt door het licht van een blauwe diode. De deeltjes zenden licht uit in het rode en groene bereik, en in combinatie met het blauwe licht, ze produceren wit licht, " beschrijft Hubert Huppertz van de afdeling generaal, Anorganische en theoretische chemie aan de Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk. Hij en zijn team werken aan het verbeteren van de rode en groene fosforen. In samenwerking met OSRAM Opto Semiconductors, zijn team is er nu in geslaagd een nieuwe rode fosfor te synthetiseren die uitstekende luminescentie-eigenschappen heeft en led-verlichting aanzienlijk energiezuiniger kan maken.

Kleurverschuiving verbetert de lichtopbrengst

De krachtige rode fosfor Sr[Li ₂ Al ₂ O ₂ N ₂ ]:EU ²⁺ , door de onderzoekers SALON genoemd, voldoet aan alle eisen voor de optische eigenschappen van een fosfor. De ontwikkeling gaat terug op onderzoek van Hubert Huppertz aan de Universiteit van Bayreuth. Als onderdeel van zijn proefschrift, hij ontwikkelde nitriden gedoteerd met europium die fluorescerend zijn. Deze werden vervolgens verder geoptimaliseerd door de werkgroep in München en worden nu veel gebruikt. Deze rode fosforen zorgen er mede voor dat leds niet meer alleen koud wit oplichten, maar ook warm wit. interessant, het menselijk oog reageert het meest gevoelig op de kleur groen. In de blauwe en rode gebieden, het oog is minder gevoelig. Hoewel deze fosforen in het zichtbare bereik rood licht uitstralen, een groot deel van de energie gaat naar het infraroodbereik, die het menselijk oog niet waarneemt. Het in Innsbruck ontwikkelde fluorescerende materiaal is er nu in geslaagd om de lichtemissie enigszins te verschuiven van rood naar blauw.

"Aangezien er aanvankelijk slechts een paar zeer kleine deeltjes beschikbaar waren in een zeer inhomogeen monster, het was moeilijk om de synthese te optimaliseren, aldus promovendus Gregor Hoerder. De doorbraak kwam toen de onderzoekers een monokristal wisten te isoleren uit een van de meest veelbelovende syntheseproducten en zo de structuur van het nieuwe materiaal te bepalen. "De stof wordt zo gesynthetiseerd dat het straalt meer oranje dan rood uit, " zegt Hubert Huppertz. "Met SALON hebben we minder energieverlies, het straalt precies in het rode bereik dat we kunnen zien."

OSRAM Opto Halfgeleiders, een sterke industriële partner, het Fraunhofer Instituut voor Microstructuren van Materialen en Systemen IMWS in Halle en de onderzoeksgroep van Dirk Johrendt aan de Ludwig Maximilian Universiteit in München waren ook betrokken bij de verdere karakterisering van het nieuwe materiaal. Op de ontwikkeling is al patent aangevraagd.