Erster Schritt zu Hochstrom-LEDs für Raumbeleuchtung

Polarisationsfehler behoben, LEDs effizienter

Auf der Suche nach neuen Bauformen von Leuchtdioden, die auch als effiziente Raumbeleuchtung dienen können, sind Forscher in den USA nun vorangekommen. Die Lösung eines Grundproblems der LED könnte damit kurz bevorstehen.

Leuchtdioden erzeugen zwar gemessen an ihrer Größe einen hohen Lichtstrom, sie verhalten sich aber nicht wie andere Leuchtmittel. Aufgrund einer noch nicht endgültig erforschten Regeldifferenz sinkt ihre Lichtausbeute beim Anlegen von mehr Spannung ab einem bestimmten Punkt: Die LED hat dann eine höhere Leistungsaufnahme, wird dafür aber nicht in vertretbarem Maß heller.

Das ist auch einer der Gründe, warum LEDs nicht beliebig groß werden können und haushaltsübliche Leuchtmittel aus LEDs meist aus mehreren der Dioden bestehen. Das wiederum drückt die Energieeffizienz von LED-Lampen durch Leitungs- und Schaltungsverluste noch weiter.

Laut Forschern des in den US-Bundesstaaten New York und Connecticut angesiedelten "Rensselaer Polytechnic Institute" (RPI) ist man diesem Problem nun grundlegend auf der Spur. Als Grund für den Leistungsverlust benennen sie eine nicht gleichförmige Polarisation des Lichts, das von den Materialien einer LED erzeugt wird.

Statt wie bisher Gallium-Indium-Nitrid zusammen mit Gallium-Nitrid zu verwenden, bauten die RPI-Forscher ihre Leuchtdioden nur aus Gallium-Indium-Nitrid. Die neue LED soll eine 18 Prozent höhere Lichtausbeute erreicht haben, gemessen an der Leistungsaufnahme ist sie sogar 22 Prozent effizienter.

Die RPI-Wissenschaftler sehen sich damit auf dem Weg zum Massenmarkt für solche LEDs, weil sie das Problem der Polarisation in den Griff bekommen haben. Auch die Halbleiterindustrie hat an der Forschung nach besseren LEDs großes Interesse: Unterstützt wurde das Team um Fred Schubert am RPI nicht nur von US-Behörden, sondern auch von Samsung.

Ihre Ergebnisse wollen die Wissenschaftler noch im ersten Quartal des Jahres 2009 in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letter" veröffentlichen.