Nieuw licht uit nanostructuren

Licht emitterende elektrochemische cellen (LED's) hebben veel voordelen boven de bekende LED's, maar het ontbreekt nog aan ……. het juiste licht. De Universität Duisburg-Essen doet daar wat aan.

Tot nu toe zijn er alleen geel licht uitstralende LEC's, maar in het dagelijks leven worden alle kleuren en wit gevraagd. Een onderzoekster van het Center for Nanointegration (CENIDE) van de Universität Duisburg-Essen (UDE) is er in geslaagd de kleur doelgericht te veranderen en tegelijkertijd de prestaties van de LEC's te verhogen.

LEC's zijn buigzaam, flinterdun en kunnen direct op een ondergrond worden gedrukt. Ze hebben bovendien een breed lichtspectrum dat ontwerpers uit alle branches aantrekt. In de toekomst moeten ze plakkaten uit zichzelf laten oplichten of joggers 's avonds in het donker zichtbaar maken. Er is sprake van oplichtende kleding, van glimmende tapijten en van head-up technologie die in de voorruit de juiste rijroute aangeeft. Tot zover de theorie.

Licht uit nanostructuren

In de praktijk reageren LEC's echter nog zeer langzaam en alleen de gele uitvoeringen zijn tot nu toe voldoende efficiënt en stabiel. Maar onze ogen ervaren een diffuus wit licht als neutraal en aangenaam, en dat bestaat uit een combinatie van verschillende lichtkleuren. "We moeten dus meer kleuren realiseren en die met gele LEC's combineren opdat wij uiteindelijk wit waarnemen", aldus Julia Frohleiks. Zij promoveert in onderzoeksgroep Solid State Lighting, die wordt ondersteund door verlichtingsfabrikant Osram.

Frohleiks heeft beide uitdagingen bijna overwonnen. Haar idee berust op halfgeleider quantumpunten, kleinschalige structuren waarin geheel eigen natuurkundige wetten gelden. Wanneer deze op LEC's worden opgebracht, lichten deze bij geringe spanning inderdaad in een andere kleur op.

Bovendien zendt het element direct na het aanlegen van de spanning licht uit en bereikt na vijf minuten de hoogste intensiteit. Bij een LEC zonder kwantumpunten daarentegen duur het bij dezelfde spanning al vijf minuten voordat het eerste zwakke licht zichtbaar is, en de maximum intensiteit wordt pas na een uur bereikt.

Voortgang

Ook het nieuwe prototype is nog niet perfect. De lichtkleur gaat weer terug naar geel wanneer de spanning wordt verhoogd. "Dat is echt nog een effect waaraan we moeten werken", aldus Frohleiks.

De foto toont de verschillen tussen de gerede componenten onder UV-licht: een LED met kwantumpunten, de nieuwe ontwikkeling van Frohleik (QLEC) en een LEC zonder kwantumpunten. (foto: Universität Duisburg-Essen)