Chemiker der Saar-Uni erforschen Möglichkeit, Seltene Erden in

Presse-Info
Presse und Kommunikation
Nr. 112
19. Mai 2016
Chemiker der Saar-Uni erforschen Möglichkeit,
Seltene Erden in LED-Beleuchtung zu reduzieren
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LEDs haben sich inzwischen als energiesparende und langlebige Leuchtmittel
durchgesetzt. Mit den Leuchtdioden werden Wohnzimmer ebenso erhellt wie
Fernsehgeräte, Smartphones und Tablet-Computer. Da das Licht aus Leuchtdioden in
der Regel aber blau ist, muss für viele Anwendungen seine Wellenlänge ins weiße
Spektrum geändert werden. Dafür setzen die Hersteller so genannte
Konversionsfarbstoffe ein. In diesen ist eine hohe Konzentration Seltener Erden zu
finden. Diese Metalle sind weltweit nur sehr begrenzt verfügbar. Um von diesen
Seltenen Erden weniger abhängig zu sein, versuchen saarländische Chemiker um
Professor Guido Kickelbick gemeinsam mit den Industriepartnern OSRAM GmbH,
OSRAM Opto Semiconductors GmbH und BASF SE, den Anteil Seltener Erden in
LEDs zu verringern. Das Projekt wird vom Bundesforschungsministerium (BMBF) mit
460.000 Euro an der Saar-Uni gefördert.
Einer Markstudie der Unternehmensberatung McKinsey zufolge wird die LED-Lampe bis
2020 einen Marktanteil von 70 Prozent erreicht haben und damit klar vor anderen
Leuchtmitteln wie Halogenlampen oder gar der alten Glühlampe liegen. Moderne
Computerbildschirme, Tablets, Smartphones und Fernseher werden ebenfalls meist von
Leuchtdioden erhellt. Waren die LEDs bei Markteinführung noch recht unbeliebt, da sie nur
kaltes, bläuliches Licht abgaben, haben es die Hersteller inzwischen geschafft, auch
angenehmeres Licht, das ins warme, gelb-rote Spektrum reicht, zu erzeugen. Dafür setzen sie
so genannte Konversionsfarbstoffe ein, die ein Teil des LED-typischen blauen Lichts ins rote
Lichtspektrum umwandelt. Als Ergebnis emittiert die LED dann ein dem Tageslicht ähnliches
Weißlicht.
Problematisch daran ist, dass die Konversionsfarbstoffe einen hohen Anteil Seltener Erden
enthalten. Diese Metalle, zum Beispiel Yttrium und Lutetium, werden nur in wenigen
Ländern, beispielsweise China, abgebaut. Diese Staaten nutzen ihre Monopolstellung und
legen die Preise nach Belieben fest. Die Elektronikindustrie sucht daher nach Wegen, den
Anteil der Seltenen Erden zu reduzieren, auch in den LED-Lampen.
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Daran arbeiten Forscher der Universität des Saarlandes mit. Professor Guido Kickelbick und
sein Team am Lehrstuhl für Anorganische Festkörperchemie versuchen als international
anerkannte Experten auf dem Gebiet anorganisch-organischer Hybridmaterialien, die
Stabilität der LEDs zu erhöhen. Dieses Ziel wollen sie erreichen, indem sie neue transparente
Materialien entwickeln, in denen organische Farbstoffe eingeschlossen sind. Sie wollen den
Trägern der Konversionsfarbstoffe, die keine oder zumindest signifikant weniger Seltene
Erden als bisher beinhalten, also eine neue, stabile Struktur verleihen. „Die Stabilität von
organischen Konversionsfarbstoffen unter den Bedingungen in einer LED ist wesentlich
geringer als die von konventionellen selten-erd-reichen anorganischen Systemen“, so
Professor Kickelbick. „Ziel des BMBF-geförderten Projektes ist es, eine neuartige Matrix für
die organischen Farbstoffe zu entwickeln, welche ihre Stabilität wesentlich erhöht.“ Dadurch
sollen die organischen Farbstoffe konkurrenzfähig zu den konventionellen Farbstoffen werden
und damit der Gehalt an Seltenen Erden reduziert werden.
Die Weißlicht-LEDs, die am Ende des Forschungsprojekts herauskommen sollen, werden sich
im Vergleich zur heutigen Technologie deutlich verändert haben. Bis zu 70 Prozent der
Kosten für die Konversionsfarbstoffe sollen dank der Reduzierung der Seltenen Erden
entfallen. Die Konverter, die das Licht umwandeln, sollen langfristig effizienter und
langlebiger werden. Zudem macht sich die Industrie unabhängiger von der
marktbeherrschenden Stellung der wenigen Staaten, die Seltene Erden abbauen.
An dem Projekt „Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LEDbasierte Beleuchtung (ORCA)“ ist die Universität des Saarlandes mit dem Lehrstuhl von
Professor Kickelbick gemeinsam mit den Industriepartnern OSRAM GmbH, OSRAM Opto
Semiconductors GmbH und BASF SE beteiligt. Von insgesamt 1,9 Millionen Euro, die
während der Laufzeit von 2016 bis 2019 vom BMBF bereitgestellt werden, fließen 460.000
Euro ins Saarland.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Guido Kickelbick
Tel.: (0681) 30270651
E-Mail: [email protected]

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