In der oberen Erdatmosphäre ab 70 km herrschen spezielle Bedingungen, die ein Leuchten im sichtbaren und infraroten Licht verursachen. Die Airglow genannten Emissionen werden durch solare extreme Ultraviolettstrahlung hervorgerufen, die Luftmoleküle zerstört und Atome ionisert. Daraufhin finden diverse chemische Reaktionen und physikalische Prozesse statt, die teilweise zur Lichtemission durch verschiedene Atome und Moleküle führen. Bedeutend sind z.B. die Beiträge durch Sauerstoff- und Natriumatome sowie Hydroxyl-, Sauerstoff- und Eisenoxidmoleküle. Airglow ist zeitlich und räumlich sehr variabel und die damit verbundenen komplexen Prozesse sind noch nicht vollständig verstanden.Die direkte Erforschung der oberen Atmosphäre ist schwierig, da nur Raketen diese Höhe erreichen können. Daher werden hauptsächlich erd- und satellitengebundene Fernerkundungsmethoden angewendet. Die verbreitetsten Messverfahren erfassen nur einen kleinen Teil des Lichtspektrums, womit viele der gleichzeitigen und teilweise verknüpften Emissionen nicht studiert werden können.Eine bisher wenig genutzte aber vielversprechende Methode zur Airglowmessung sind astronomische Spektren von bodengebundenen Teleskopen. Neben dem Licht vom astronomischen Objekt zeigen diese immer auch atmosphärische Emissionen. Für astronomische Anwendungen müssen diese Beiträge aufwändig entfernt werden, aber für die Atmosphärenforschung sind sie wertvoll, zumal die Spektrographen an großen Teleskopen besonders leistungsfähig sind. Speziell Instrumente, die einen großen Spektralbereich abdecken, erlauben simultane Messungen von vielen verschiedenen Airglowemissionen.Das geplante Projekt wird auf Aufnahmen verschiedener Spektrographen am Very Large Telescope in Nordchile und Apache Point Observatory in New Mexico basieren. Der volle Datensatz, beginnend im Jahr 2000, wird um die 100.000 Spektren umfassen. Er wird viel größer sein als alles was bisher unter Nutzung von astronomischen Daten zur Erdatmosphäre publiziert worden ist.Das Projektziel ist die Charakterisierung der zeitlichen Variationen aller beobachtbaren Airglowemissionen in der oberen Erdatmosphäre mit besonderen Fokus auf (1) Linienemissionen von Hydroxyl- und Sauerstoffmolekülen, besonders im Hinblick auf ihren Wert als Temperaturindikator für die Klimaforschung, (2) Kontinuumsemission von Metall- und Stickoxiden und (3) hochvariablen aber zumeist schwachen Linienemissionen in der Ionosphäre. Die Analyse wird auch Modell-, ergänzende Satelliten- und bodengestützte Daten berücksichtigen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der chemischen und physikalischen Prozesse in der oberen Atmosphäre, aber auch zur Atom- und Molekülphysik liefern. Mit besseren Modellen der Emissionen wird es auch möglich werden die natürliche Nachthimmelshelligkeit genauer abzuschätzen und astronomische Daten besser zu verarbeiten.
Dieses Projekt hat als übergeordnetes Ziel, Quanten-Materialien für neue innovative Anwendungen in der Display- und Beleuchtungsindustrie nutzbar zu machen. Dazu sollen die Vorteile von Quantenpunkten (schmalbandige, spektral durchstimmbare Lumineszenz) mit der einfachen elektrischen Ansteuerung von flächenhaften OLED-Lichtquellen vereinigt werden. Um das Beste aus beiden Welten tatsächlich zu einem Mehrwert zu kombinieren, bedarf es jedoch eines fundierten Grundlagenverständnisses der Funktionsweise dieser hier als 'ELQ-LEDs' (electroluminescent quantum materials based light emitting device) bezeichneten Bauteile. Dieses zu erlangen steht im Fokus dieses Teilvorhabens. Insbesondere sollen Effizienz-limitierende Prozesse im Betrieb der ELQ-LEDs bei hohen Strömen und Temperaturen - also der sog. 'Roll-off' - untersucht und die physikalischen Ursachen identifiziert werden. Des Weiteren sollen Ursachen der Bauteildegradation erforscht werden, die die Grundlage für eine zukünftige Bauteilentwicklung mit Anwendungsperspektive im Automobilsektor liefert. Die Innovationen des Projekts basieren darauf, dass erstens Cadmium-freie Quanten-Materialien zum Einsatz kommen und zweitens, dass diese selbst als elektrisch ansteuerbare, Licht-emittierende Schichten eingesetzt werden. Für diese Materialien gibt es bisher keine entsprechenden Untersuchungen der Bauteilphysik in der Literatur, so dass hier auch wissenschaftlich Neuland betreten wird. An der Universität Augsburg werden dedizierte elektro-optische Experimente entwickelt, die die Bestimmung der Lumineszenzeffizienz der Quantenpunkte während des Betriebs des Bauelements ermöglichen. Dazu werden sowohl die Intensität wie auch die Abklingzeit der Lumineszenz als Funktion des angelegten elektrischen Feldes bzw. des fließenden Stroms vor und nach der Degradation der ELQ-LEDs untersucht. Gemeinsam mit den Partnern sollen daraus Designregeln für die Materialien sowie den Stackaufbau des Bauelements abgeleitet werden.
In dem Verbundprojekt 'Erforschung von Quanten-Materialien in OLEDs - Neue Wege zur Realisierung innovativer optoelektronischer Bauteile für zukünftige brillante Displays und Beleuchtung' werden gemeinsam von der Merck KGaA, der OSRAM OLED GmbH, dem Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung und den Universitäten Augsburg, München und Oldenburg neuartige, nanoskalige Funktionsmaterialien in organischen Leuchtdioden (OLEDs) erforscht und eingesetzt. Diese könnten dann in Beleuchtungsanwendungen z.B. im Automobilbereich oder in hochauflösenden Displays eingesetzt werden. Die erwarteten Vorteile sind eine höhere Effizienz mit verbundener Energieeinsparung. Nanoskalige, optische Materialien, sog. Quanten-Materialien erlauben schmale Emissionsbanden und die Möglichkeit der einfachen Farbeinstellung. Bisher enthalten die Großzahl etablierter Quanten-Materialien jedoch hochgiftige Schwermetalle wie Cadmium. Innerhalb des Projektes sollen deshalb unproblematische Alternativen gefunden und evaluiert werden. Ebenso wie angepasste Matrix- und Transportmaterialien werden die neuen Systeme in Tinten formuliert und anschließend durch Druck- und Beschichtungsverfahren zu einem funktionsfähigen Bauelement verarbeitet. Über die Herstellung reiner Laborproben hinaus soll die Leistungsfähigkeit dieser Materialien auch in anwendungsnahen Demonstratoren gezeigt werden. MERCK wird in diesem Verbundprojekt nanoskalige Quanten-Materialien mit optimierten Eigenschaften für diese Verwendung entwickeln. Zusätzlich werden aus dem OLED-Materialportfolio Matrix-, Transport- und Injektionsmaterialien geeignete Strukturen modifiziert, um langlebige Bauelemente zu ermöglichen. Die Auswahl und Entwicklung dieser Materialien wird dabei unterstützt durch quantenchemische und andere theoretische Berechnungen. Die Materialien werden zum einen als Spincoating-Formulierungen bereitgestellt, aber auch zu Drucktinten verarbeitet.
Dieses Projekt hat als übergeordnetes Ziel, Quantenmaterialien für neue, innovative Anwendungen in der Display- und Beleuchtungsindustrie nutzbar zu machen. Die Innovationen des Projekts basieren darauf, dass erstens Cadmium-freie Quantenmaterialien zum Einsatz kommen und zweitens diese selbst als elektrisch ansteuerbare, Licht-emittierende Schichten eingesetzt werden. Als Kernmaterialien sollen hier Indiumphosphid und Indiumzinkphosphid für rot leuchtende bzw. Zinkselenid für blau leuchtende Quantenmaterialien genutzt werden. Für diese Materialien müssen zunächst grundlegende, neue Erkenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen den anorganischen Quantenmaterialien, ihrer Ligandenoberfläche und den umgebenden organischen Materialien erarbeitet werden. Ziel ist es hierbei vor allem, die Zusammenhänge zwischen Farbspektrum, Bandbreite und Leuchteffizienz der Quantenmaterialien auf der einen Seite sowie ihren chemischen und strukturellen Eigenschaften auf der anderen Seite zu verstehen, um die gewünschten Eigenschaften beim Schichtdesign gezielt einstellen zu können. In den neuen Quantenmaterialien wird die Abhängigkeit der optoelektronischen Eigenschaften von den chemischen und strukturellen Eigenschaften zunächst an den reinen Quantenmaterialien untersucht, bevor in einem zweiten Schritt der Einfluss des einbettenden Matrixmaterials untersucht wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Beiträge der einzelnen Materialien zu den Eigenschaften des fertigen OLED-Bauteils aufgeschlüsselt werden können. Für beide Schritte werden jeweils die Zusammensetzung und die Phasenreinheit sowie die Größe und die Packungsdichte bzw. die Verteilung der Quantenmaterialien analysiert und ihre Wechselwirkungen mit dem Farbspektrum, der Leucht-Effizienz und der Rekombinationsdynamik ausgewertet. Damit einher geht die Identifikation von Verlustmechanismen und potentieller Ursachen, so dass eine weitere Optimierung der Effizienz ermöglicht wird.
Durch die Verwendung von LED-Technologien in der Straßenbeleuchtung können hohe Energieeinsparungen erreicht werden. Diese resultieren nicht nur aus dem geringen Energieverbrauch der LED an sich, sondern auch an der Möglichkeit, zusätzlich spezielle, an die unterschiedlichen Nutzflächen im Verkehrsraum angepasste Lichtverteilungen realisieren zu können. Mit der Entwicklung und Evaluierung von Maßzahlen und Konzepten für eine nutzflächenbezogene Beleuchtung kann die benötigte Energie weiter deutlich reduziert werden. Der im März 2015 eröffnete LED-Laufsteg auf dem Gelände des Deutschen Technikmuseums Berlin bietet beste Voraussetzungen, die notwendigen Untersuchungen für die Entwicklung energieeffizienter, nutzflächenbezogener Beleuchtungskonzepte durchzuführen. Geplant sind folgende Arbeitsschritte: Definition und Charakterisierung der Nutzflächen, Ermittlung von Grenzwerten, Bestimmung der Reflexionseigenschaften der Nutzflächen, Bestimmung des Energieeinsparpotenzials einer nutzflächenbezogenen Beleuchtung und unterschiedlicher Deckschichten, Erstellung eines Kriterienkatalogs, Prüfung der Voraussetzungen für die Einführung einer nutzflächenbezogenen Beleuchtung.
Am 20. Dezember 2013 rief die Generalversammlung der Vereinten Nationen das Jahr 2015 als “Internationales Jahr des Lichts und der lichtbasierten Technologien” aus. Das Jahr des Lichts “soll an die Bedeutung von Licht als elementare Lebensvoraussetzung für Menschen, Tiere und Pflanzen und daher auch als zentraler Bestandteil von Wissenschaft und Kultur erinnern. Wissenschaftliche Erkenntnisse über das Licht erlauben ein besseres Verständnis des Kosmos, führen zu besseren Behandlungsmöglichkeiten in der Medizin und zu neuen Kommunikationsmitteln.”
Im Rahmen des Vorhabens soll eine Technologie für die flächige Beleuchtung in Interieurs entwickelt werden, die mit einer zentralen Lichtquelle auskommt und mit mehreren Oberflächenmaterialien so kombiniert werden kann, dass diese zum Leuchten gebracht werden können. Dazu soll das Licht einer zentralen Lichtquelle in eine flächig leuchtende Schicht eingekoppelt werden, die unter der eigentlichen Oberfläche angeordnet ist und eine gleichmäßige flächige Abstrahlung des Lichtes ermöglicht. Dieses zentrale Element der Leuchtquelle soll mittels einer Verbundstruktur aus optischen Polymerfasern realisiert werden, die aus nachwachsenden Rohstoffen produziert werden. AP 1 Entwurf des Gesamtkonzepts AP 1.1 Spezifikation der Grundanforderungen AP 1.2 Mechanisches Konzept AP 1.3 Optisches Konzept AP 1.4 Anforderungen an die Oberfläche AP 2 Leuchtende Fläche aus Biopolymer AP 2.1 Auswahl und Test des Biopolymers hinsichtlich Haltbarkeit und Fertigung AP 2.2 Verarbeitbarkeit des Biopolymers in einer optischen Faser AP 2.3 Entwicklung einer gleichmäßig abstrahlenden Seitenlichtfaser AP 2.4 Integration der Faser in eine gleichmäßig leuchtende Fläche AP 2.5 Entwurf der Licht-Einkopplung AP 2.6 Test und Charakterisierung von Faser und Fläche AP 3 Oberfläche AP 3.1 Wahl des Materials AP 3.2 Konzeption der Durchscheinbarkeit/Lichtdurchlässigkeit AP 3.3 Oberflächenbehandlung und Haltbarkeit AP 4 Gesamtintegration und Test AP 4.1 Integration der Schichten AP 4.2 Messung und Charakterisierung der optischen Eigenschaften AP 4.3 Automotive-Tests, Lebensdauer AP 4.4 Prototyp, Bau eines Demonstrators.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 46 |
| Europa | 4 |
| Kommune | 3 |
| Land | 71 |
| Weitere | 46 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 17 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 111 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 38 |
| Text | 5 |
| Umweltprüfung | 4 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 11 |
| Offen | 153 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 159 |
| Englisch | 7 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 110 |
| Datei | 2 |
| Dokument | 8 |
| Keine | 30 |
| Webseite | 126 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 164 |
| Lebewesen und Lebensräume | 164 |
| Luft | 164 |
| Mensch und Umwelt | 164 |
| Wasser | 164 |
| Weitere | 163 |