Die faszinierende Reise der farbigen LEDs: Von Rot zu strahlendem Weiß

Wir alle kennen und nutzen sie täglich: die kleinen, leuchtenden Dioden, die unsere Geräte erhellen, Verkehrsampeln steuern und bunte Akzente in unserem Leben setzen – die Leuchtdioden, kurz LEDs. Während weiße LEDs heute allgegenwärtig sind, war ihre Entwicklung ein langer und spannender Weg, der von bahnbrechenden Entdeckungen und dem unermüdlichen Einsatz visionärer Wissenschaftler geprägt war.

Die Geschichte der LEDs beginnt mit der Entdeckung der Elektrolumineszenz im Jahr 1907 durch den britischen Wissenschaftler Henry Joseph Round. Er beobachtete, dass bestimmte Materialien unter elektrischer Spannung Licht aussenden. Doch es sollte noch einige Jahrzehnte dauern, bis diese Entdeckung praktische Anwendung fand.

Die ersten Schritte: Rote und gelbe LEDs erblicken das Licht

Die eigentliche Ära der sichtbaren LEDs begann in den frühen 1960er Jahren. Nick Holonyak Jr., damals bei General Electric tätig, gilt als der Vater der ersten sichtbaren Leuchtdiode. Im Jahr 1962 entwickelte er die erste rote LED aus Galliumarsenidphosphid (GaAsP). Diese bahnbrechende Erfindung markierte den Beginn einer Revolution in der Lichttechnik.

Nur wenige Jahre später, im Jahr 1968, gelang es H. George Craford, der ebenfalls bei Monsanto arbeitete, die Helligkeit roter LEDs deutlich zu steigern und die erste kommerziell nutzbare gelbe LED zu entwickeln. Diese Fortschritte erweiterten das Farbspektrum der verfügbaren LEDs und eröffneten neue Anwendungsmöglichkeiten.

Der Sprung zu Grün: Eine neue Farbe erobert die Bühne

Die Entwicklung grüner LEDs erwies sich als anspruchsvoller. Erst in den frühen 1970er Jahren gelang es M. George Craford (wiederum bei Monsanto) und seinem Team, effiziente grüne LEDs auf Basis von Galliumphosphid (GaP) zu entwickeln. Diese Farbe war entscheidend, um das Farbspektrum für vielfältigere Anwendungen zu erweitern.

Die blaue Revolution: Der Schlüssel zum weißen Licht

Der wahre Durchbruch und die Grundlage für die heutigen weißen LEDs gelang jedoch erst mit der Entwicklung effizienter blauer LEDs. Dieser Schritt erwies sich als eine enorme wissenschaftliche und technische Herausforderung. In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren gelang es drei japanischen Forschern, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura, bahnbrechende Fortschritte in der Materialwissenschaft und der Halbleitertechnologie zu erzielen.

Ihre Pionierarbeit konzentrierte sich auf die Herstellung hochwertiger Galliumnitrid-Kristalle (GaN) und die Entwicklung von Dotierungstechniken, um effiziente blaue LEDs zu realisieren. Diese Errungenschaft wurde 2014 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt und revolutionierte die Beleuchtungstechnik nachhaltig.

Das strahlende Ergebnis: Weiße LEDs erobern die Welt

Mit der Verfügbarkeit von roten, grünen und blauen LEDs war der Weg zur Entwicklung weißer LEDs geebnet. Es gibt im Wesentlichen zwei Methoden, um weißes Licht mit LEDs zu erzeugen:

 * Phosphorkonversion: Hier wird eine blaue LED mit einer gelben Phosphorschicht überzogen. Das blaue Licht regt den Phosphor an, gelbes Licht abzugeben. Die Mischung aus blauem und gelbem Licht erzeugt für das menschliche Auge den Eindruck von weißem Licht.

 * RGB-Mischung: Hier werden rote, grüne und blaue LEDs in einem Chip kombiniert und deren Licht so gemischt, dass es als weiß wahrgenommen wird.

Die Entwicklung effizienter und kostengünstiger weißer LEDs hat zu einem Paradigmenwechsel in der Beleuchtungsindustrie geführt. Sie sind energieeffizienter, langlebiger und vielseitiger als herkömmliche Glühbirnen und Halogenlampen und tragen so maßgeblich zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz bei.

Ein leuchtendes Erbe

Die Entwicklung farbiger LEDs ist eine beeindruckende Geschichte wissenschaftlicher Neugier, Beharrlichkeit und internationaler Zusammenarbeit. Die Pioniere Nick Holonyak Jr., H. George Craford, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura haben mit ihren bahnbrechenden Entdeckungen die Grundlage für eine Technologie geschaffen, die heute aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken ist und weiterhin Innovationen in zahlreichen Bereichen vorantreibt. Ihre Arbeit leuchtet hell und inspiriert zukünftige Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren.