Nobelpreis für Erfinder der blauen LED

Die Erfinder der blauen LED erhalten den Nobelpreis!

Was für ein großer Schritt vor 20 Jahren in der Lichttechnik durch die Erfindung des blauen LED Lichtes gemacht wurde, lässt sich an der Vergabe des Nobelpreises in der Kategorie Physik an die Wissenschaftler Isamu Akasaki und Hiroshi Amano aus Japan, sowie den Amerikaner mit japanischer Abstammung Shuji Nakamura ableiten.

Das Team hat eine blaue LED entwickelt, die langlebiger, intensiver und energiesparender ist als bisherige Leuchtquellen. Weiterhin enthalten sie kein Quecksilber, was sie umweltschonender macht als etwa herkömmliche Energiesparlampen.

Wer sind die Preisträger?

Isamu Akasaki, 1929 in Chiran, Japan geboren, studierte zunächst Elektrotechnik an der Universität Kyōto. Danach promovierte er Mitte der Fünfziger Jahre an der Universität Nagoya, wo er bis heute Professor ist. Dort entwickelte der Physiker gemeinsam mit Hiroshi Amano 1989 das neue Leuchtmittel: die blaue LED.
Hiroshi Amano, 1960 im japanischen Hamamatsu geboren, hat an mehr als 390 Studien und 17 Büchern mitgearbeitet. Heute ist Amano wie sein Kollege Akasaki noch Professor an der Universität Nagoya, wo er 1989 promovierte.
Shuji Nakamura, 1954 in Ikata, Japan geboren, begann 1988 unabhängig von Akasaki und Amano eine blaue LED zu entwickeln. Zwei Jahre später hatte er Erfolg. Damals war der Physiker bei der kleinen Firma Nichia Chemicals angestellt. Heute besitzt er die amerikanische Staatsbürgerschaft und ist Professor an der University of California, Santa Barbara.
Das zeigt die Überlegenheit von LED-Leuchten in allen Bereichen gegenüber herkömmlichen Leuchten, Energiesparlampen mit eingeschlossen!

Ein weiter Punkt unterstreicht den hohen Nutzen der LED-Leuchten durch die staatliche Förderung von 30% bei Umrüstung auf LED!Die Zeit für Industrie, Handel Gewerbe und Kommunen ist gekommen um aus Ökonomischer und Ökologischem Grund auf LED Leuchten umzustellen!

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Weiße Leuchtdioden (LED) erobern die Lichttechnik, von der Displaybeleuchtung im Smartphone bis zum Autoscheinwerfer. Selten hat eine Erfindung eine Branche so umgewälzt.

Die Erzeugung der blauen LED, ein schwieriger und langer Weg!

Rote Leuchtdioden wurden schon in den 1960er-Jahren entwickelt und kamen als Kontrollleuchten und Sieben-Segment-Anzeige in den Alltag. Der Fortschritt machte bald auch grüne und gelbe Leuchtdioden möglich – was aber dreißig Jahre fehlte, war die blaue LED.

Das war ein Problem für die Autoindustrie, die die Kontrollleuchten im Cockpit von anfälligen Glühbirnen auf dauerhaltbare Leuchtdioden umstellen wollte. Weil es für das Fernlicht noch keine passende blaue LED gab, durfte VW dem Vernehmen nach für Golf, Scirocco und Passat in den 1980er-Jahren ersatz- und ausnahmsweise eine gelbe LED einsetzen.

So gab es einen regelrechten Wettlauf um den „missing link“ der blauen LED. In Universitäten und Industrielabors wurde nachgedacht, getüftelt und probiert. Mit Siliziumkarbid hatte man einen bescheidenen Erfolg, aber das blaue Licht war sehr schwach. Der Weg zu brauchbaren blauen LED und weißen Leuchtdioden schien weit.

Nobelpreisträger hatten eine andere Vorgehensweise!

Die Nobelpreisträger setzten Ende der 1980er-Jahre anders als viele Konkurrenten auf Gallium-Nitrid (GaN) als Halbleitermaterial für blaue Leuchtdioden. Isamu Akasaki und Hiroshi Amano forschten an der Nagoya-Universität in Japan. Shuji Nakamura war Quereinsteiger; er arbeitete bei Nichia, einem Chemieunternehmen, das Leuchtstoffe etwa für Leuchtststoffröhren herstellte und von seinen Ideen für die blauen LEDs nicht gerade begeistert war.

„Schließlich konnte Nakamura doch eine teure Spezialmaschine für die Herstellung von Halbleitern kaufen“, sagt der Bochumer Physikprofessor Andreas Wieck, der den Nobelpreisträger persönlich kennt.

Binnen weniger Jahre gelang der Durchbruch, erste Labormuster der neuen blauen LED leuchteten hell. Schon 1993 brachte Nakamuras Arbeitgeber Nichia die ersten blauen Leuchtdioden auf dem Markt, 1999 folgte die blaue Laserdiode. Die Einführung der blauen LED auf dem Markt war nun nicht mehr abwegig.

Kristallzucht und Quantenfilme

Das Nobelkomitee hebt als besondere Leistung hervor, dass es den drei Forschern gelungen ist, Gallium-Nitrid-Kristalle hoher Qualität zu erzeugen, die stabil sind und daher um ein Vielfaches länger halten als andere Lichtquellen. Außerdem erhöhten sie die Effizienz bis zur Praxisreife – unter anderem mit sogenannten Quantentöpfen, in denen die rekombinierenden Elektronen und Löcher sich besonders nahe kommen.

„Das ist wie die Zerstrahlung von Materie und Antimaterie aus Science-Fiction-Filmen, die hier nicht im Photonenantrieb der USS Enterprise, sondern in jedem Handy, Fernseher und Wohnzimmerlicht stattfindet“, erklärt Physiker Wieck.

Auf einer Fläche kleiner als ein Quadratmillimeter. So klein sind die Leuchtkristalle einer typischen LED, also auch bei einer blauen LED.

Mit der blauen LED zum neuen Weißlicht

Weißes Licht lässt sich aus verschiedenen Farben mischen. Ein anderer Weg führt über Leuchtschichten, die gelb leuchten, wenn sie mit blauem Licht bestrahlt werden. Die Kunst ist, die verschiedenen Farbanteile zu natürlichem weißen Licht zu mischen. Meistens wird für weiße LEDs dieser zweite Weg bestritten. Zuerst eroberten die weißen LEDs den Markt für Signallampen und Hintergrund-beleuchtung, in fast jedem PC-, Fernseh- und Smartphone-Bildschirm stecken Leuchtdioden, die die Anzeigeelemente von hinten ausleuchten.

Schnell stieg aber auch das Interesse an besonders hellen weißem LED mit Scheinwerferqualitäten. 2007 präsentierte Lexus ein Luxusauto mit LED-Abblendlicht, heute bieten fast alle Hersteller diese Technik gegen Aufpreis an. Vermutlich werden LED-Scheinwerfer schon in kurzer Zeit an einem Auto so selbstverständlich sein, wie sie es am Fahrrad schon sind. Viele Ampeln sind bereits auf LED-Technik umgerüstet, jetzt ist die Straßenbeleuchtung dran.

Dabei sind moderne LED-Leuchtmittel nicht nur hell, sondern auch effizient. Bei der Lichtausbeute haben die handelsüblichen LED-Lampen längst zur sogenannten Energiesparlampe gleichgezogen. Etwa 70 Lumen pro Watt beträgt die Ausbeute. Doch auch hier zeichnet sich der Fortschritt schon ab. Das Nobelkomitee sagt, dass die LED als Lichttechnik des 21. Jahrhunderts aus einem Watt 300 Lumen Licht zaubert – zwanzig Mal so viel wie eine Glühlampe.

Das LED Licht gehört die Zukunft und mit der Erfindung der blauen LED erfolgte eine neue Revolution in der Lichttechnik. Jetzt in den Markt der LED Leuchten einsteigen. Was gibt es für ein stichhaltigeres Argument, als ein Produkt anzubieten, das den Nobelpreis erhalten hat, die Welt des Lichtes bereits verändert hat und weiter verändert wird.