Mit Erfindung der LED begann eine regelrechte Revolution in der Beleuchtungstechnik. Denn LEDs (Leuchtdioden) und ihre Weiterentwicklung OLED (Organische Leuchtdioden) nutzen das Phänomen der Elektroluminiszenz und somit ein ganz anderes Leuchtprinzip als die bisherigen Leuchtmittel. Zu den vielen Vorteilen zählen geringer Stromverbrauch, hohe Lichtausbeute und lange Lebensdauer. Seitdem Ende 2012 das bisher meistverwendete Leuchtmittel, die Glühbirne, weitestgehend aus dem Handel verschwunden ist, steigen die Verbraucher zunehmend auf Leuchtdioden um. Die Leuchtmittelbranche schätzt sogar, dass in den nächsten 5 Jahren Licht emittierende Dioden den Großteil des Marktes ausmachen werden. Worin unterscheiden sich OLEDs von LEDs?
Beleuchtung mit Halbleitertechnologie
Als Halbleiter bezeichnet man feste Körper, die in Abhängigkeit von ihrer Temperatur vom Nichtleiter zum elektrischen Leiter werden. LEDs sind eigentlich kleine Chips, als deren Herzstück ein Halbleiterkristall fungiert. Die Halbleiterkristalle werden durch elektrischen Strom zum Leuchten gebracht; ihre Lichtfarbe hängt vom verwendeten Material ab. Um besonders energieeffizient zu sein, müssen die anorganischen Halbleiter einkristallin sein, d. h. einen einzigen Kristall bilden. Dadurch sind anorganische LEDs in der Herstellung recht teuer. Sie sind deswegen außerdem sehr klein und können eigentlich nur als Punktlichtquellen genutzt werden.
Wie funktioniert OLED-Beleuchtung?
Mit OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) hingegen lässt sich perfekt flächiges Licht erzeugen. Es handelt sich um flächige Dünnschicht-Bauelemente; Reflektoren wie bei den punktuell strahlenden LEDs sind nicht erforderlich. Als Materialien für OLED-Lampen verwendet werden amorphe (nicht kristalline) organische Stoffe, also solche, die auf dem chemischen Element Kohlenstoff basieren. Eine OLED besteht aus einer oder mehreren Transportschichten und Licht erzeugenden Schichten (Emissionsschichten). Der Stromfluss zwischen Kathode und Anode, den beiden Spannungspolen um die Transport- und Emissionsschichten, führt dazu, dass in den Emissionsschichten Elektronen (negative Ladungsträger) auf sog. „Löcher“ (positive Ladungsträger) treffen und resultiert darin, dass überschüssige Energie als Photonen (Lichtteilchen) ausgesendet wird. Erst durch die Kombination von verschiedenfarbigen Emissionsschichten entsteht weißes Licht.
Bei der Herstellung von OLED-Lampen werden Meisterwerke präziser Fertigung vollbracht; ihre Leuchtschicht ist nur 200 – 400 Nanometer dick, was dem Hundertstel der Breite eines Menschenhaares entspricht. Zurzeit ist die Herstellung von OLEDs noch sehr aufwendig; in Zukunft könnten sie allerdings mit vereinfachten Verfahren hergestellt werden. Damit OLEDs sich als Zukunftstechnologie durchsetzen können, müssen sie allerdings noch effizienter werden. Die bisher im Handel erhältlichen Produkte erreichen 45-60 Lumen pro Watt, im Labor können schon 100 Lumen pro Watt erreicht werden. Zudem muss weiter daran geforscht werden, die Lebensdauer von OLEDs bei gleichbleibend hoher Helligkeit zu verlängern.
Fazit: Eine faszinierende Technologie mit zahlreichen Anwendungen
Für die Beleuchtung kommen OLEDs vor allem als größere Flächen zum Einsatz. Da sie auch transparent sein können, lassen sich entsprechend konzipierte OLED-Leuchten tagsüber als Fenster und abends als großflächige Leuchte nutzen! Auch Spiegel können sich auf diese Weise in Lichtquellen verwandeln. Noch sind die anorganischen Leuchtdioden den organischen in ihrer Entwicklung um etwa zehn Jahre voraus, vor allem bei den Herstellungsverfahren und beim Preis. Beide Technologien sind aber die Zukunftsträger der Lichtbranche, weil sie sich gut ergänzen. LEDs könnten weiterhin als Punktlichtquellen eingesetzt werden und OLEDs überall dort, wo es um flächige Beleuchtung geht.
Sehr dünne Schichten aus OLEDs bilden die Displays von Smartphones, Tablets, Fernsehern, PCs und weiteren technischen Geräten. Wichtige Vorteile von OLED-Produkten sind der abermals reduzierte Stromverbrauch und die geringe Hitzeentwicklung. Als elektronisches Papier gewähren sie authentisches Lesevergnügen mit E-Book-Readern. Biegsame Bildschirme sind keine utopische Vorstellung mehr!