LED technology is currently the lighting technology with the greatest potential for the future. It is already foreseeable today that classical lighting technologies such as incandescent lamps, energy-saving lamps, and fluorescent tubes will be completely replaced by LED technology.
However, with technical progress, the demands on the materials are also increasing. The transparent capsule surrounding the light-emitting diode, for example, must withstand ever higher temperatures, while at the same time the technology is expected to manage with far fewer so-called rare earth elements.
Chemists at Saarland University, led by Professor Guido Kickelbick, have now developed, in collaboration with industry partners (Osram, BASF), an encapsulation material that could make LEDs without rare earths more durable and cost-effective. Patents have already been filed for this development.
In conventional LEDs, components with a high proportion of so-called rare earths are installed. These metals, such as yttrium and lutetium, are mined in only a few countries, for example China. These states exploit their monopoly position and set prices at will. The electronics industry is therefore seeking ways to reduce the proportion of rare earths, including in LED lamps.
The new material The new material is based on a special silicone whose properties can be tailored almost arbitrarily through chemical synthesis, depending on the requirements. The most important parameters are met: The material is highly thermally stable, exhibits excellent transparency, and is easy to process.
In addition, the material saves further resources. While conventional materials use platinum as a catalyst for crosslinking the liquid precursors, the newly developed material dispenses with it entirely.
DEUTSCH
Die LED-Technologie ist derzeit die Beleuchtungstechnik mit dem größten Potenzial für die Zukunft. Bereits heute ist abzusehen, dass die klassische Beleuchtungstechnik wie etwa Glühlampen, Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren komplett durch die LED-Technologie abgelöst wird.
Mit dem technischen Fortschritt steigt allerdings auch die Belastung für die Materialien. Die transparente Kapsel, die die Leuchtdiode umhüllt, muss zum Beispiel immer höhere Temperaturen aushalten können, gleichzeitig soll die Technologie mit viel weniger der so genannten Seltenen Erden auskommen.
Chemiker der Saar-Uni um Professor Guido Kickelbick haben nun mit Partnern aus der Industrie (Osram, BASF) ein Verkapselungsmaterial entwickelt, das LEDs ohne Seltene Erden langlebiger und günstiger machen könnte. Dazu haben sie auch Patente angemeldet.
In konventionellen LEDs werden beispielsweise Bauteile mit einem hohen Anteil der so genannten Seltenen Erden verbaut. 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.
Das neue Material
Das neue Material basiert auf einem speziellen Silikon, dessen Eigenschaften sich durch die chemische Synthese nahezu beliebig festlegen lassen, je nach Anforderungen. Die wichtigsten Parameter sind erfüllt: Das Material ist thermisch sehr beständig, weist eine hohe Transparenz auf und ist leicht zu verarbeiten.
Nebenbei spart das Material auch noch weitere Ressourcen. Bei konventionellen Materialien wird Platin als Katalysator für die Vernetzung der flüssigen Vorstufen eingesetzt, in dem neu entwickelten Material kann darauf komplett verzichtet werden.