Blaues LED-Licht hat Wissenschaftlern jahrelang das Leben schwer gemacht: Es war das letzte, das hergestellt wurde
Heutzutage ist es sicherlich kein Problem, das gewünschte LED-Licht zu finden, aber in der Vergangenheit war das ganz und gar nicht der Fall: Die Entwicklung des blauen LED-Lichts erforderte so viel Aufwand, dass seine Erfinder mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Hier ist der Grund dafür.
Blaues LED-Licht, eine lange Geschichte
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Licht emittierende Dioden, besser bekannt als LED-Leuchten, waren ein bemerkenswerter Durchbruch in der Beleuchtungstechnik, da sie die Technologie elektronischer Halbleiterbauteile zur Erzeugung von Licht nutzbar machen. Im Wesentlichen erzeugen Dioden Photonen, wenn sie von elektrischem Strom durchflossen werden. Sie sind eine praktikable Alternative zu herkömmlichen Glühbirnen und wandeln mehr Strom in Licht um. Außerdem sind sie wesentlich langlebiger. Eine weiße LED-Glühbirne wandelt mehr als 50 Prozent des verbrauchten Stroms in Licht um.
Die Intensität und die Farbe des Lichts können manipuliert werden, aber während die anderen Farbtöne relativ leicht zu erreichen waren, war es der blaue Farbton, der die Geduld der Experten auf die Probe stellte. Bis drei Wissenschaftlern das Kunststück gelang und sie den Nobelpreis für Physik erhielten. Blau war nämlich das letzte fehlende Stück, um weißes LED-Licht zu erzeugen, das in den Bildschirmen elektronischer Geräte wie PCs und Smartphones verwendet werden kann und zudem viel umweltfreundlicher ist als herkömmliche Glühbirnen. Den Physikern Hiroshi Amano und Isamu Akasaki sowie dem Ingenieur Shuji Nakamura ist es zu verdanken, dass dieser letzte Schritt möglich war.
Nobelpreis an drei Wissenschaftler für die Entdeckung des blauen LED-Lichts
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Blaue LEDs wurden auch einzeln verwendet, was zur Entwicklung neuer Technologien führte, die nur diese Farbe in Betracht ziehen, aber ihre Erfindung ermöglichte es, das RGB-Spektrum (rot-grün-blau) zu vervollständigen, ohne das farbige und weiße LED-Bildschirme nicht existieren könnten. Bei der Verleihung des Nobelpreises an die drei Erfinder hieß es: "Glühbirnen haben das 20. Jahrhundert erhellt. Das 21. Jahrhundert wird von LED-Lampen erhellt werden".
Das ist sicherlich richtig, aber warum brauchte die blaue LED so viel Mühe und Wartezeit, bis sie Wirklichkeit wurde?
Rote und grüne LEDs wurden in den 1950er und 1960er Jahren hergestellt, also in der Zeit unmittelbar nach der Verbreitung von Kathodenstrahl-Farbfernsehern. Die ersten Geräte strahlten Laser aus, die nur funktionierten, wenn sie in flüssigen Stickstoff getaucht wurden, und erzeugten auch Infrarotlicht, aber noch kein blaues, für das man Chemikalien benötigte, darunter spezielle Kristalle, die noch nicht im Labor hergestellt werden konnten. Die Radio Corporation of America beauftragte ihre Wissenschaftler mit der Entwicklung der blauen LED und konnte dabei auf ein unbegrenztes Budget zurückgreifen.
Doch etwas ging schief: Das blaue Licht wurde 1972 entwickelt, 1974 patentiert, aber nicht weiter entwickelt, da RCA aufgrund finanzieller Probleme schließen musste.
Der Durchbruch bei der Entwicklung des blauen LED-Lichts: Galliumnitrid
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Auf jeden Fall gelang es den drei Wissenschaftlern, der Welt blaues LED-Licht zu geben, das dann verwendet wurde, um eine fluoreszierende Chemikalie in der Glühbirne anzuregen, die es in weißes Licht verwandelte. Isamu Akasaki und Hiroshi Amano arbeiteten gemeinsam an der Herstellung von Galliumnitrid, einem Material, das in vielen Schichten der blauen LED enthalten ist, aber bisher viele Hindernisse für die Erzeugung von blauem Licht darstellte. Im Gegensatz dazu wurde für rote und grüne LEDs Galliumphosphid verwendet, das leichter herzustellen war. Den beiden Physikern ist es zu verdanken, dass sie herausfanden, wie man Galliumnitrid-Halbleiter mit Chemikalien versetzen kann, um eine effiziente Lichtemission zu erreichen.
Shuji Nakamura arbeitete ebenfalls an der Herstellung von Galliumnitrid und entdeckte, warum Halbleiter aus diesem Material leuchten, wenn sie mit bestimmten Chemikalien behandelt werden. Auf diese Weise wurde das RGB-Spektrum schließlich vervollständigt, was zur Schaffung von weißem Licht und all den anderen Lichtarten führte, die Bildschirme und Strukturen in einer Vielzahl von Anwendungen effizient beleuchten: Der Rest ist Geschichte.
