Det mänskliga ögat är särskilt känsligt för grönt, men mindre känslig för blått och rött. Kemister under ledning av Hubert Huppertz vid universitetet i Innsbruck har nu utvecklat en ny röd fosfor vars ljus uppfattas väl av ögat. Detta ökar ljusutbytet för vita lysdioder med cirka en sjättedel, vilket avsevärt kan förbättra energieffektiviteten i belysningssystem.

Lysdioder eller lysdioder kan bara producera ljus av en viss färg. Dock, vitt ljus kan skapas med olika färgblandningsprocesser. "I en vit LED, röda och gulgröna fosforer exciteras av ljuset från en blå diod. Partiklarna avger ljus i det röda och gröna området, och i kombination med det blå ljuset, de ger vitt ljus, " beskriver Hubert Huppertz från Department of General, Oorganisk och teoretisk kemi vid universitetet i Innsbruck, Österrike. Han och hans team arbetar med att förbättra de röda och gröna fosforerna. I samarbete med OSRAM Opto Semiconductors, hans team har nu lyckats syntetisera en ny röd fosfor som har utmärkta luminescensegenskaper och kan göra LED-belysning betydligt mer energieffektiv.

Färgskiftning förbättrar ljuseffekten

Den kraftfulla röda fosforn Sr[Li ₂ Al ₂ O ₂ N ₂ ]:Eu ²⁺ , utnämnd till SALON av forskarna, uppfyller alla krav på en fosfors optiska egenskaper. Utvecklingen går tillbaka till forskning utförd av Hubert Huppertz vid University of Bayreuth. Som en del av sin doktorsavhandling, han utvecklade nitrider dopade med europium som är fluorescerande. Dessa optimerades sedan ytterligare av arbetsgruppen i München och används nu flitigt. Dessa röda fosforer är delvis ansvariga för det faktum att lysdioder inte längre lyser bara kallvitt, men också varmvitt. Intressant, det mänskliga ögat reagerar mest känsligt på färgen grön. I de blå och röda områdena, ögat är mindre känsligt. Även om dessa fosforer avger rött ljus i det synliga området, en stor del av energin går till det infraröda området, som det mänskliga ögat inte uppfattar. Det fluorescerande materialet som utvecklats i Innsbruck har nu lyckats flytta ljusemissionen något från rött till blått.

"Eftersom endast ett fåtal mycket små partiklar fanns tillgängliga i ett mycket inhomogent prov, det var svårt att optimera syntesen, " sa doktoranden Gregor Hoerder. Genombrottet kom när forskarna kunde isolera en enkristall från en av de mest lovande syntesprodukterna och därmed bestämma strukturen på det nya materialet. "Ämnet syntetiseras på ett sådant sätt att det avger mer orange än rött, " säger Hubert Huppertz. "Med SALON har vi mindre energiförluster, den avger exakt i det röda området vi kan se."

OSRAM Opto Semiconductors, en stark industriell partner, Fraunhofer Institute for Microstructures of Materials and Systems IMWS i Halle och Dirk Johrendts forskargrupp vid Ludwig Maximilian University i München var också involverade i att ytterligare karakterisera det nya materialet. Utvecklingen har redan patentregistrerats.