Ganz gemütlich mit LED
Stefan Fischer von der FH Münster kombiniert zwei Seltene Erden in einem neuen Leuchtstoff für warmes Licht
Stefan Fischer hat mit Lösungen gearbeitet: Die Vorstufen der Leuchtstoffe wurden mittels Fällungsreaktion hergestellt, dann werden sie abfiltriert, gewaschen, getrocknet und im Hochtemperaturofen zum Produkt umgesetzt. Danach charakterisiert Fischer das Endprodukt. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Im Labor für angewandte Materialwissenschaften von Merck an der FH Münster hat Stefan Fischer über 100 Proben für Leuchtstoffe hergestellt. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Stefan Fischer stellt die Vorstufe des Leuchtstoffes, die unter seinen variierten Synthesen entstanden ist, in den Hochtemperaturofen zur endgültigen Umsetzung zum Leuchtstoff. Danach charakterisiert er das Endprodukt. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Stefan Fischer beobachtet den Fällungsprozess während der Synthese – so nennt sich die Reaktion, wenn ein gelöster Stoff fest wird und ausscheidet. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Münster/Steinfurt (1. Juni 2017). Wer sich sein Smartphone ganz genau anschaut, entdeckt neben der Kamera auf der Rückseite eine gelbe Schicht auf dem Blitzlicht. Das ist ein gelber Leuchtstoff auf einer blauen LED – zusammen ergeben sie weißes Licht. Dieses Licht empfinden viele als grell, kalt und ungemütlich. Und zwar nicht nur beim Smartphone-Blitz, sondern auch bei Innenbeleuchtung, Retro-Lampen oder am Auto. Dieses Problem hat Stefan Fischer vom Fachbereich Chemieingenieurwesen der FH Münster in seiner Masterarbeit in Kooperation mit dem Chemie- und Pharmakonzern Merck angepackt.
„Im Grunde genommen wollten wir, dass das Licht der LEDs wärmer wirkt“, erklärt Fischer. „Dafür muss man dem Licht einen leichten Rotanteil hinzufügen. Es ist atmosphärisch angenehmer und wirkt sich positiv auf Psyche und Emotionen aus.“ Ein Weg, diese Herausforderung zu meistern, besteht in der Kombination zweier Seltener Erden in einer Wirtsstruktur, das ist das chemische und kristallographische Grundgerüst des Leuchtstoffes. Dafür hat sich Fischer Cer und Europium ausgesucht. „Cer, weil es sehr effizient durch den blauen LED-Chip angeregt werden kann. Europium ist bekannt für seine rote Emission, wie beispielsweise bei Fluoreszenzlampen oder Röhrenfernsehern.“ Seine Masterarbeit, die beiden Stoffe miteinander zu kombinieren und die Synthese zu optimieren, wurde zunächst von vielen belächelt. „Immerhin forschen Wissenschaftler weltweit an dieser Thematik, es ist eine Risikogeschichte, weil auch viel Glück im Spiel ist“, berichtet Fischer weiter.
Nach einem halben Jahr Laborarbeit mit zig Lösungen, vielen Gängen zum Hochtemperaturofen, Charakterisierungen der Endprodukte und Testläufen im Spektrometer, das prüft, ob die Leuchtstoffe auch wirklich im Blauen anregbar sind, hat Fischer es tatsächlich geschafft. „Es ist schon ein super Gefühl, wenn man dann die richtige Synthese gefunden hat“, bemerkt er. „Und immer schön, anwendungsbezogen für ein großes Unternehmen zu arbeiten.“ Betreut wurde er dabei von Prof. Dr. Thomas Jüstel, Dekan am Fachbereich. Über 100 Proben hat Fischer untersucht, bis er zum gewünschten Endergebnis kam.
Seine Forschungen wurden mit dem VDI-Förderpreis ausgezeichnet, jetzt promoviert der Absolvent in der Arbeitsgruppe „Tailored Optical Materials“ von Prof. Dr. Thomas Jüstel in Kooperation mit Merck. Und beschäftigt sich dort weiter mit Leuchtstoffen und Licht: „LEDs sind definitiv auf dem Vormarsch. Sie sind effizient, kostengünstig und umweltfreundlich. Unsere gängig verwendeten Leuchtstoffröhren werden beispielsweise Ende 2020 verboten, weil sie Quecksilber enthalten. Da sind LEDs mit warmem Licht eine gute Alternative.“