Ganz gemütlich mit LED

Zwei Seltene Erden in einem neuen Leuchtstoff für warmes Licht kombiniert

02.06.2017 - Deutschland

Wer sich sein Smartphone ganz genau anschaut, entdeckt neben der Kamera auf der Rückseite eine gelbe Schicht auf dem Blitzlicht. Das ist ein gelber Leuchtstoff auf einer blauen LED – zusammen ergeben sie weißes Licht. Dieses Licht empfinden viele als grell, kalt und ungemütlich. Und zwar nicht nur beim Smartphone-Blitz, sondern auch bei Innenbeleuchtung, Retro-Lampen oder am Auto. Dieses Problem hat Stefan Fischer vom Fachbereich Chemieingenieurwesen der FH Münster in seiner Masterarbeit in Kooperation mit dem Chemie- und Pharmakonzern Merck angepackt.

FH Münster/Pressestelle

Im Labor für angewandte Materialwissenschaften von Merck an der FH Münster hat Stefan Fischer über 100 Proben für Leuchtstoffe hergestellt.

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Stefan Fischer beobachtet den Fällungsprozess während der Synthese – so nennt sich die Reaktion, wenn ein gelöster Stoff fest wird und ausscheidet.

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„Im Grunde genommen wollten wir, dass das Licht der LEDs wärmer wirkt“, erklärt Fischer. „Dafür muss man dem Licht einen leichten Rotanteil hinzufügen. Es ist atmosphärisch angenehmer und wirkt sich positiv auf Psyche und Emotionen aus.“ Ein Weg, diese Herausforderung zu meistern, besteht in der Kombination zweier Seltener Erden in einer Wirtsstruktur, das ist das chemische und kristallographische Grundgerüst des Leuchtstoffes. Dafür hat sich Fischer Cer und Europium ausgesucht. „Cer, weil es sehr effizient durch den blauen LED-Chip angeregt werden kann. Europium ist bekannt für seine rote Emission, wie beispielsweise bei Fluoreszenzlampen oder Röhrenfernsehern.“ Seine Masterarbeit, die beiden Stoffe miteinander zu kombinieren und die Synthese zu optimieren, wurde zunächst von vielen belächelt. „Immerhin forschen Wissenschaftler weltweit an dieser Thematik, es ist eine Risikogeschichte, weil auch viel Glück im Spiel ist“, berichtet Fischer weiter.

Nach einem halben Jahr Laborarbeit mit zig Lösungen, vielen Gängen zum Hochtemperaturofen, Charakterisierungen der Endprodukte und Testläufen im Spektrometer, das prüft, ob die Leuchtstoffe auch wirklich im Blauen anregbar sind, hat Fischer es tatsächlich geschafft. „Es ist schon ein super Gefühl, wenn man dann die richtige Synthese gefunden hat“, bemerkt er. „Und immer schön, anwendungsbezogen für ein großes Unternehmen zu arbeiten.“ Betreut wurde er dabei von Prof. Dr. Thomas Jüstel, Dekan am Fachbereich. Über 100 Proben hat Fischer untersucht, bis er zum gewünschten Endergebnis kam.

Seine Forschungen wurden mit dem VDI-Förderpreis ausgezeichnet, jetzt promoviert der Absolvent in der Arbeitsgruppe „Tailored Optical Materials“ von Prof. Dr. Thomas Jüstel in Kooperation mit Merck. Und beschäftigt sich dort weiter mit Leuchtstoffen und Licht: „LEDs sind definitiv auf dem Vormarsch. Sie sind effizient, kostengünstig und umweltfreundlich. Unsere gängig verwendeten Leuchtstoffröhren werden beispielsweise Ende 2020 verboten, weil sie Quecksilber enthalten. Da sind LEDs mit warmem Licht eine gute Alternative.“

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