Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III, Professur für Anorganische Festkörperchemie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung optisch transparenter, chemisch inerter Polysiloxane und/oder Hybridmaterialien mit niedrigen Gaspermeabilitäten für Sauerstoff und Wasser für die Einbettung Seltenerd-freier organischer Konversionsleuchtstoffe. Letztere sollen als Filme für kommerzielle LED-Anwendungen Verwendung finden. Ihr bisheriges Einsatzgebiet beschränkt sich auf Remote-Anwendungen, bei denen die Konversionsfarbstoffe aufgrund ihrer thermischen und photolytischen Sensibilität in räumlicher Distanz zur primären blauen Anregungs-LED in einem Polymerkörper verbaut werden. Durch Optimierung der Einbindung dieser Farbstoffe in neuartige Hybridmaterial-Matrices sollen die Anwendungsfelder im Bereich der direkten Aufbringung auf blaue LED-Grundkörper ausgedehnt und damit der LED-Sektor vollständig erschlossen werden. Die Projektarbeit startet mit der Herstellung von organisch funktionalisierten Fluoreszenzfarbstoffen, die so modifiziert werden, dass sie möglichst homogen in eine Polysiloxanmatrix oder einem Hybridmaterial eingebunden werden. Dabei wird vor allem die Langzeitstabilität der Farbstoffe in der Matrix unter Reaktivgasbelastung, Temperatur und Licht untersucht. Die optimierten Farbstoff-Matrix Kombinationen bilden die Basis für weitere Formulierungen um eine ideale Lichtausbeute und Stabilität zu erzielen. In einem weiteren Arbeitspaket werden die neuen Materialien direkt im LED Designs getestet. Das vierte Arbeitspaket beschäftigt sich mit der chemischen und optischen Charakterisierung der Materialien vor und nach der Alterung.
Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. ORCA beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von neuen Ansätzen für effiziente und langlebige anorganische und organische Konvertermaterialien in Weißlicht LEDs. Die zu Grunde liegenden Systeme können vollkommen ohne oder zumindest mit einem signifikant niedrigeren Gehalt an Seltenen Erden (wie z.B. Yttrium, Lutetium) auskommen.
Im Detail werden organische Konversionsleuchtstoffen erforscht, welche die vorhandenen Anforderungen der Allgemeinbeleuchtung bezüglich Farbe, Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllen. Durch Einbettung in neue Matrixmaterialien kann die Stabilität dieser Farbstoffe beträchtlich erhöht werden, wodurch sie eine Alternative zu konventionellen seltenerdhaltigen Materialien darstellen. Im Projekt werden zwei Konzepte überprüft, zum einen sollen organische Konversionsleuchtstoffe komplett die klassischen Farbstoffen ersetzen, zum anderen kann durch Kombination von traditionellen Farbstoffen mit den organischen Verbindungen zumindest der Gehalt an Seltenen Erden drastisch reduziert werden. Zudem sollen Anwendungskonzepte in LED-basierten Lichtquellen entwickelt werden, die für die Leuchtstoffe besonders vorteilhafte Einsatzbedingungen erlauben und damit im System sogar effizienter werden können als heutige LEDs.
Die angestrebten Forschungsaktivitäten ermöglichen Weißlicht-LEDs mit organischen oder anorganischen Konvertern oder einer Kombination aus diesen, die im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Vorteile aufweisen: - Drastische Kostensenkung der anorganischen Konverter um bis zu 70% durch den Austausch von Seltenen Erden durch Erdalkali-Metalle - Unabhängigkeit von geopolitisch beeinträchtigten Marktzugängen und verstärkte Nutzung einheimischer und preiswerter Rohstoffe - Steigerung der Konversionseffizienz (größer als 90%), Stabilität und der Lebensdauer organischer Konverter (LM 80 @ 50.000 Stunden) in LED-Anwendungen - Neuartige Matrixmaterialien für Einbettung der Konverter sowie deren bessere Verarbeitbarkeit in der LED-Herstellung.
Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Osram GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Teilvorhabens erforscht die Leuchtstoffentwicklung der OSRAM GmbH (OG) zwei Aufgabenfelder: Zum einen werden neuartige organisch-anorganische Hybridsysteme, basierend auf spezifisch angepassten anorganischen Leuchtstoffsystemen in Kombination mit organischen Fluoreszenzfarbstoffen auf Basis von Rylenen (BASF) in neuartigen Matrixsystemen (Universität des Saarlandes), betrachtet. Diese Kombination kann den Einsatz von Seltenerd-freien organischen Fluoreszenzfarbstoffen für Weißlicht-LEDs ermöglichen und neben Seltenerd-Reduktion zu deutlichen Effizienzsteigerungen beitragen. Zum anderen werden grundlegend neue Seltenerd-freie oder deutlich Seltenerd-reduzierte anorganische Leuchtstoffe identifiziert und erforscht. Sie sollen die heutigen Konversionsleuchtstoffe in handelsüblichen Weißlicht-LEDs, die bis zu 70% Seltene Erden enthalten ersetzen und so Einsparungen an Seltenerdelementen von bis zu 90% ermöglichen. Für die neuartigen Hybridsysteme werden in einem iterativen Prozess in enger Abstimmung mit den Kooperationspartnern anorganische Leuchtstoffe auf Basis bekannter Systeme entwickelt. Sie werden in Bezug auf z.B. Absorption, Emission und Korngröße an die speziellen Anforderungen im Betrieb mit organischen Fluoreszenzfarbstoffen angepasst. Zur Auffindung komplett neuer, Seltenerd-reduzierter anorganischer Leuchtstoffe werden zunächst in einer Literaturrecherche vielversprechende Systeme identifiziert. Diese werden dann im Labor hergestellt und mittels optischer, chemischer und kristallographischer Analysemethoden auf Ihre Eignung als Leuchtstoffe, sowie ihre grundlegende Stabilität hin untersucht. Auf Basis dieser Daten werden dann die geeignetsten Systeme ausgewählt und optimiert. Diese optimierten Proben werden applikationsnah untersucht. Diese Untersuchungen umfassen z.B. das thermische Verhalten der optischen Eigenschaften oder Alterungsuntersuchungen. Die besten Kandidaten werden vom Partner OSRAM OS in LEDs aufgebaut und untersucht.
Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OSRAM Opto Semiconductors GmbH durchgeführt. ORCA beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von neuen Ansätzen für effiziente und langlebige anorganische und organische Konvertermaterialien in Weißlicht LEDs. Die zu Grunde liegenden Systeme können vollkommen ohne oder zumindest mit einem signifikant niedrigeren Gehalt an Seltenen Erden (wie z.B. Yttrium, Lutetium) auskommen.
Im Detail werden organische Konversionsleuchtstoffen erforscht, welche die vorhandenen Anforderungen der Allgemeinbeleuchtung bezüglich Farbe, Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllen. Durch Einbettung in neue Matrixmaterialien kann die Stabilität dieser Farbstoffe beträchtlich erhöht werden, wodurch sie eine Alternative zu konventionellen seltenerdhaltigen Materialien darstellen. Im Projekt werden zwei Konzepte überprüft, zum einen sollen organische Konversionsleuchtstoffe komplett die klassischen Farbstoffen ersetzen, zum anderen kann durch Kombination von traditionellen Farbstoffen mit den organischen Verbindungen zumindest der Gehalt an Seltenen Erden drastisch reduziert werden. Zudem sollen Anwendungskonzepte in LED-basierten Lichtquellen entwickelt werden, die für die Leuchtstoffe besonders vorteilhafte Einsatzbedingungen erlauben und damit im System sogar effizienter werden können als heutige LEDs.
Die angestrebten Forschungsaktivitäten ermöglichen Weißlicht-LEDs mit organischen oder anorganischen Konvertern oder einer Kombination aus diesen, die im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Vorteile aufweisen: - Drastische Kostensenkung der anorganischen Konverter um bis zu 70% durch den Austausch von Seltenen Erden durch Erdalkali-Metalle - Unabhängigkeit von geopolitisch beeinträchtigten Marktzugängen und verstärkte Nutzung einheimischer und preiswerter Rohstoffe - Steigerung der Konversionseffizienz (größer als 90%), Stabilität und der Lebensdauer organischer Konverter (LM 80 @ 50.000 Stunden) in LED-Anwendungen - Neuartige Matrixmaterialien für Einbettung der Konverter sowie deren bessere Verarbeitbarkeit in der LED-Herstellung.