LED-Leuchten (Foto: SR)

Saar-Forscher wollen Seltene Erden einsparen

Herbert Mangold / Onlinefassung: Axel Wagner   08.02.2019 | 20:17 Uhr

Seit dem Verbot von Glühbirnen sind LEDs auf dem Vormarsch. Sie sind hell, günstig und verbrauchen wenig Strom. Doch es gibt ein Problem: Sogenannte seltene Erden, eine Art Metall, stecken in diesen Lampen. Nun sind Chemiker der Universität des Saarlandes dabei, eine Alternative zu entwickeln.

LEDs sind wahre Wunderleuchten: Klein, sparsam und in unzähligen Formen gibt es sie in fast allen Haushalten. Doch es gibt ein Problem, das man nur auf den zweiten Blick erkennt. Die LED-Leuchten haben von Natur aus kein weißes sondern nur blaues Licht. Der Trick der Industrie: Verschiedene Filtermaterialien müssen auf die LED aufgetragen werden, damit weißes Licht entsteht.

„Klassischerweise enthalten dies Seltene Erden“, erklärt Guido Kickelbick, Professor für Anorganische Festkörperchemie. „Und wie wir wissen, sind seltene Erden unheimlich teuer und der Weltmarktpreis schwankt in Abhängigkeit davon, was der Hauptproduzent China haben will.“ Seltene Erden haben ihren Namen, weil sie erstmalig in seltenen Mineralien gefunden wurden und nicht, weil sie selten zu finden sind. Jedoch gibt es im Augenblick nur wenige Länder, die sie abbauen. Dort sind die Auflagen nicht so hoch, weshalb die Seltenen Erden teuer sind und beim Abbau die Umwelt verschmutzen können.

Eine Alternative zu den bisher verwendete seltenen Erden sind organische Farbstoffe. Aber, so Kickelbick: „Sie haben einen Nachteil. Sie sind sehr sensibel, was die Lichtleistung und was die Wärme angeht. Das heißt, sie verhalten sich nicht gleich wie die jetzigen Materialien, sondern würden unter den jetzigen Bedingungen schnell kaputt gehen.“

Neue Schutzhülle ohne Platin

Seit über zwei Jahren forschen die Chemiker zusammen mit Osram und BASF. Gemeinsam wollen sie eine Lösung finden, damit der organische Farbstoff auch Temperaturen um die 150 Grad aushält. Ihre Idee: Er soll nicht mehr direkt über der LED platziert werden.

Stattdessen wollen die Wissenschaftler das empfindliche Material in einer Art Schutzhülle aus Spezial-Silikon verkapseln. Das sei eine weltweit neue Erfindung und könnte nicht nur die teuren Seltenen Erden ersetzen.

„Das Einmalige ist, dass das Material, das wir entwickelt haben, platinfrei ausgehärtet werden kann“, erläutert Doktorand Nils Steinbrück. „Hinzu kommt auch, dass die Lebensdauer der Farbstoffe deutlich erhöht ist, und er kann entsprechend auch in den LED verwendet werden.“

Noch Entwicklungsarbeit nötig

Die Anorganische Festkörperchemie der Saar-Uni konnte inzwischen zwei eigene Patente für die Neuentwicklung anmelden. Doch bevor die Saarbrücker Forschung in der Industrie zum Einsatz kommt, muss das Material erst einmal zeigen, was es kann. Schließlich darf der verkapselte Farbstoff nicht nach kurzer Zeit ausbleichen.

„Zuhause kann man das Material sehr gut in allen möglichen Lampen einsetzen“, sagt Studentin Svenja Pohl. „In der Automobilindustrie ist das Material noch nicht so gut entwickelt, dass es da eingesetzt werden kann.“

Doch trotz dieser Erfolge sind die Hürden noch groß. Die Laborentwicklung muss auch in der industriellen Groß-Produktion gut funktionieren. Wenn das klappt, könnte sie weltweit die LED-Herstellung billiger und umweltfreundlicher machen.

Video [aktueller bericht, 08.02.2019, Länge: 3:29 Min.]
Alternativen für LEDs gesucht

Über dieses Thema hat der „aktuelle bericht“ des SR Fernsehen vom 08.02.2019 berichtet.

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