TU Dresden: Höchste Energieeffizienzen für organische Leuchtdioden
Ein zentraler Lösungsansatz für die globale Energiekrise durch zur Neige gehende Rohstoffe ist die Minderung des Energieverbrauchs ohne Einbußen in der Lebensqualität. Ein wichtiges Gebiet ist die Lichterzeugung, wo Glühbirnen und Leuchtstoffröhren weit von der optimalen Effizienz entfernt sind. Hier können organische licht-emittierende Dioden (OLED) als neuartige Flächenlichtquelle für Display- und Beleuchtungsanwendungen neue Perspektiven eröffnen. Immer öfter werden solche in Displays in Handys, digitalen Kameras oder Handcomputern verwendet. In Zukunft werden die kleinen Lichtwunder bei Bildschirmen und im Bereich der Beleuchtung eine immer größere Rolle spielen. Das Institut für Angewandte Photophysik (IAPP) der Technischen Universität Dresden hat jetzt nach eigenen Angaben neue Höchstwerte für die Energieeffizienz organischer Leuchtdioden erreicht.
Die Leuchtelemente, die von Rico Meerheim und der OLED-Arbeitsgruppe des IAPP entwickelt wurden, erreichen bei der Helligkeit eines Computerbildschirms einen Wirkungsgrad von 26, 22 und 3,1 Prozent bzw. eine Leistungseffizienz von 81, 101 und 4 Lumen pro Watt für die drei Basisfarben rot, grün und blau. Die Werte für rote OLEDs übertreffen dabei alle bisherigen Werte mit Abstand. Diese drei Grundfarben bilden nicht nur für Bildschirme, sondern auch für weiße OLEDs die Basis. Da diese auch für Beleuchtungsanwendungen benötigt werden, wird derzeit intensiv an der Effizienzsteigerung gearbeitet. Im Vergleich erreichen konventionelle Glühlampen einen Wirkungsgrad von nur 5 Prozent. Die Effizienz von Leuchtdioden ist deshalb so relevant, weil damit der Energieverbrauch bei gleicher Helligkeit stark herabgesetzt werden kann. Darüber hinaus leuchten insbesondere rote OLEDs über Jahrzehnte stabil, was für Produktanwendungen entscheidend ist. Prof. Dr. Karl Leo (IAPP):„Für diese hocheffizienten OLED eröffnen sich viele neue Anwendungsmöglichkeiten. Dies gilt insbesondere für die roten Leuchtdioden, die in vielen Anzeigeelementen genutzt werden“
Bei den in Dresden entwickelten Leuchtdioden stapelten die Wissenschaftler organische Farbstoffe (mit unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften) schichtförmig in einer bestimmten Abfolge. Zudem wurden die elektronischen Eigenschaften des Schichtaufbaus gezielt optimiert. Mit einem neuen optischen Konzept gelang es, den Weg des Lichts durch die organischen Schichten und durch das Glasssubstrat so zu verändern, sodass insgesamt mehr erzeugtes Licht die OLED verlassen kann. Damit lässt sich die gleiche Helligkeit mit weniger Strom erreichen, d.h. der Wirkungsgrad wird dadurch erhöht. Dipl. Phys. Rico Meerheim (IAPP):„Ein hoher Wirkungsgrad von Leuchtelementen wie er in OLEDs erreicht wird, kann aufgrund des reduzierten Energieverbrauchs einen entscheidenden Beitrag zum Weg aus der Weltenergiekrise leisten.“
Die Arbeiten an der Technischen Universität Dresden werden in Kooperation mit der Spin-Off Firma Novaled durchgeführt. Dr. Jan Blochwitz-Nimoth (Novaled AG): “Für die Novaled AG, Weltmarktführer auf dem Gebiet hocheffizienter organischer Leuchtdioden, ist diese Entwicklung ein weiterer Beweis, dass sich mit geeigneter Optimierung der optischen Charakteristik weitere Effizienzsteigerungen der organischen Leuchtdioden erreichen lassen. Die Resultate unseres langjährigen Forschungspartners IAPP zeigen einmal mehr das Potential, welches in der Novaled PIN Technologie steckt, hier schön gezeigt am Beispiel der Kavitätsoptimierung."
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