Die kleinen Lichter packen jetzt einen tödlichen Schlag

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Chris Zollner

"Die Technologie, an der wir arbeiten, könnte die Wasseraufbereitungstechniken verändern und auch entlegenen Regionen über tragbare Systeme Zugang zu sauberem Trinkwasser bieten", sagt Christian Zollner von der University of California in Santa Barbara.

Herr Zollner hat an Leuchtdioden (LEDs) gearbeitet, der langlebigen Technologie in modernen Glühbirnen. Sie befinden sich wahrscheinlich in den Glühbirnen in Ihrem Haus oder in den Scheinwerfern Ihres Autos.

Weil sie robust und energieeffizient sind, versuchen Forscher immer wieder, neue Verwendungsmöglichkeiten zu finden.

Herr Zollner und sein Team haben an LEDs gearbeitet, die ultraviolettes Licht emittieren, insbesondere UV-C-Licht, das für Bakterien und Viren, einschließlich des Coronavirus, tödlich ist.

Sein Ziel ist es, diese LEDs leistungsfähiger, robuster und billiger zu machen.

"Derzeit können UV-LEDs einige Milliwatt Leistung liefern. Unser Ziel ist es, sie 10- bis 20-mal leistungsstärker zu machen.

"Früher haben wir uns hauptsächlich darauf konzentriert, sie für die Wassersterilisation zu verwenden. Die Covid-19-Pandemie hat uns jedoch klar gemacht, dass es auch einen großen Markt für die Desinfektion von Oberflächen und Geräten gibt. Wenn es in etwa fünf oder zehn Jahren eine andere Virensituation gibt, diese Technologie könnte sehr nützlich sein. "

Im Moment sind seine Lichter stark genug, um einen geschlossenen Schrank zu reinigen, müssen aber 20-mal stärker sein, um einen ganzen Raum zu zappen.

Das Licht kann auch menschliche Haut und Augen schädigen, so dass die kommerziellen Anwendungen begrenzt sind.

Aber eine Firma hat eine Verwendung gefunden. Das kalifornische Unternehmen LARQ stellt die weltweit erste selbstreinigende Wasserflasche her.

Die Lösung, um zu verhindern, dass UV-C-Licht ausgesetzt wird, besteht darin, sicherzustellen, dass die winzigen UV-LEDs in den Deckeln der Flaschen nur dann aufleuchten, wenn die Flaschen zugeschraubt sind.

Benutzer müssen dann den Deckel nach unten drücken, um die Technologie zu aktivieren, die nach Angaben des Unternehmens in 60 Sekunden mehr oder weniger alle Bakterien und Viren ausrottet.

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LARQ

LEDs haben einen langen Weg zurückgelegt, seit die ersten in den 1960er Jahren hergestellt wurden.

Damals war das einzige Licht, das die Halbleiterbauelemente erzeugen konnten, ein für das menschliche Auge unsichtbares Infrarotlicht.

Jetzt decken sie das gesamte sichtbare Spektrum sowie Infrarot- und UV-Licht ab und liegen in einer schillernden Vielfalt von Formen vor.

Mikro-LEDs mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm sind eine weitere der neuesten Varianten.

Micro-LEDs wurden für den Einsatz in High-End-Bildschirmen entwickelt und versprechen schwärzeres Schwarz und helleres Blau.

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Samsung

Samsung hat seinen riesigen Bildschirm gezeigt aus Mikro-LEDs auf Messen der Unterhaltungselektronik.

"Die Micro-LED-Anzeigetechnologie bietet aufgrund ihrer optimalen Helligkeit und Bilddefinition eine enorme Verbesserung gegenüber Standard-LED-Panels", sagt Damon Crowhurst, Leiter des Displays bei Samsung UK.

Aber die Technik ist umwerfend. Die Bildschirme benötigen Millionen von Mikro-LEDs, was bedeutet, dass sie teuer sind – ein 75-Zoll-Fernseher kostet Zehntausende Pfund.

"Die Herstellung von Micro-LED-Bildschirmen kostet etwa 1.000 GBP pro Zoll, sodass ein 75-Zoll-Micro-LED-Fernseher genauso viel kosten kann wie ein neuer Porsche Cayenne", sagt Paul Gray, Analyst beim globalen Technologieforscher Omdia.

"Sie müssen sich fragen, wie viele Leute bereit sind, das zu bezahlen, um einen besseren Kontrast beim Fernsehen zu erzielen."

Die extrem hohen Kosten für Mikro-LEDs sind einer der Gründe, warum eine Reihe von Herstellern derzeit Mini-LEDs bevorzugen, die zwar immer noch winzig sind, aber einen Durchmesser von mehr als 1 mm haben.

Es wird gemunkelt, dass Apple sechs neue Produkte mit Mini-LED-Displays entwickelt, darunter sowohl iPads als auch MacBooks.

Kurzfristig dürften Geräte mit kleinem Bildschirm wie Smartwatches das größte Wachstumsfeld für Mikro-LEDs sein.

"Kleine Bildschirme sind viel einfacher, da ein 1-cm-Mikro-LED-Bildschirm auf einem einzigen Siliziumchip hergestellt werden kann", sagt Gray.

"Sie werden bereits in Kamera-Suchern verwendet. Für Produkte wie Smartwatches sehen wir uns also einen viel kürzeren Zeitraum an."

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Victor Aznabaev

Forscher finden immer exotischere Wege, um die perfekte LED herzustellen – mehr Licht mit weniger Leistung.

Das in Großbritannien ansässige Start-up Kubos Semiconductors entwickelt LEDs auf der Basis einer Form von Galliumnitrid (GaN) mit einer Kristallstruktur, die eher kubisch als hexagonal ist. Dieser Ansatz könnte langfristige Probleme lösen und effizientere Mikro-LEDs schaffen.

Derzeit sind grüne und gelbe LEDs bis zu dreimal weniger effizient als blaue und rote.

Das als Green Gap bekannte Phänomen reduziert die Leistung und erhöht die Kosten für Beleuchtung und Displays.

"Dies wird in Anwendungen wie Mobiltelefonen und Smartwatches sehr wichtig sein, bei denen Displays mit einem Akku betrieben werden müssen", sagt Kubos-Geschäftsführerin Caroline O'Brien.

Mehr Technologie des Geschäfts

An anderer Stelle arbeiten Forscher daran, die LED-Produktionskosten und die Umweltbelastung zu senken.

Eine EU-finanzierte Studie experimentiert mit der Verwendung natürlich vorkommender fluoreszierender Proteinstrukturen zur Erzeugung von Bio-LEDs.

Das in Österreich, Spanien und Italien ansässige Projekt mit mehreren Universitäten begann im Januar und soll vier Jahre dauern.

"Ziel ist es, eine billigere und umweltfreundlichere Methode zur Herstellung von LEDs zu finden, indem anorganische Phosphate vermieden werden, die an bestimmten Standorten abgebaut werden müssen", sagt Gustav Oberdorfer, Forschungsleiter an der Technischen Universität Graz in Österreich.

"Wir hoffen, dass unsere LEDs in den nächsten 10 Jahren kommerziell in Geräten eingesetzt werden, und glauben, dass sie sowohl die Kosten für LED-Geräte senken als auch sie viel nachhaltiger machen können."

Wenn Sie das nächste Mal ein Licht einschalten, denken Sie an die bescheidene LED, die seit den 1960er Jahren einen langen Weg zurückgelegt hat und eine glänzende Zukunft hat.