Gewinner des Nobelpreises für Physik ermöglichen ultraeffiziente Beleuchtung

Wenn Sie zu Best Buy gehen und einen der ausgestellten 4K-Triluminos-Fernseher von Sony abbauen, während Ihr Freund etwas Ablenkendes an der Vorderseite des Ladens tut, finden Sie im Inneren ein paar bemerkenswerte Materialien. Eines der Materialien besteht aus Quantenpunkten – winzige Kristalle mit einem Durchmesser von einigen Milliardstel Metern, die Licht einer Farbe absorbieren und Licht eines ganz anderen Farbtons und einer sehr genauen Wellenlänge emittieren. Sie sind zum Beispiel die Grundlage für das brillante rote Licht, das Sie in einigen mittelalterlichen Buntglasfenstern sehen. Und sie sind der Grund, warum diese Sony-Displays einige der atemberaubendsten Farben haben, die Sie jemals sehen werden.





Der Nobelpreis für Physik ging an die Erfinder blauer LEDs, wie die hier abgebildeten.

Sie finden auch blaue LEDs, eine wissenschaftliche und technische Meisterleistung, für deren Entwicklung Jahrzehnte gemeinsamer Arbeit erforderlich waren. Wie die Quantenpunkte beruhen sie auf der Quantenmechanik – sie nutzen ultradünne Strukturen, sogenannte Quantentöpfe, um Licht effizient zu erzeugen. Ohne die blauen LEDs wären die Quantenpunkte nutzlos. Die blauen LEDs sind die Lichtquelle für das Display. Ein Teil des Blaus wird zum Beleuchten blauer Pixel im Display verwendet. Der Rest stimuliert Quantenpunkte, um grüne und blaue Pixel zu erzeugen. Die roten, grünen und blauen Pixel erzeugen zusammen all die Millionen von Farben, die das Display erzeugen kann.

Heute haben die Erfinder des blauen LED-Lichts – Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura – erfahren, dass sie den Nobelpreis für Physik erhalten haben. Die Triluminos-Displays von Sony sind nur eine der neuesten Technologien, die auf ihrer Erfindung basieren. Blaue LEDs werden auch verwendet, um die weiße Hintergrundbeleuchtung in vielen konventionelleren LCD-Displays zu erzeugen, die rotes und grünes Licht unter Verwendung von Materialien erzeugen, die als Phosphore bekannt sind. Die hohe Farbqualität, kompakte Größe und hohe Effizienz von LED-Hintergrundbeleuchtungen machten die ultradünnen, lebendigen Displays möglich, die wir jetzt in Smartphones, Tablets und Laptops haben.



Und sie sind die Grundlage der LED-Glühbirnen, die Sie jetzt für 5 bis 10 US-Dollar kaufen können und die ein wunderschönes Leuchten erzeugen, das nicht von dem einer Glühbirne zu unterscheiden ist. Solche Lampen verbrauchen etwa ein Zehntel der Energie einer Glühbirne, und LED-Beleuchtung hat das Potenzial, die Hälfte bis ein Drittel der Energie zu verbrauchen, die selbst von hocheffizienten Leuchtstofflampen benötigt wird (siehe Helle Glühbirnen und LEDs beleuchten die Zukunft).

Wenn sich die LED-Beleuchtung durchsetzt, könnte dies eine der größten Energiespartechnologien aller Zeiten sein, da die Beleuchtung 20 Prozent des Energieverbrauchs in den Vereinigten Staaten ausmacht. LEDs könnten auch Licht für mehr als eine Milliarde Menschen auf der Welt bringen, die nicht an ein Stromnetz angeschlossen sind. Da LEDs sehr wenig Energie verbrauchen, ist es wirtschaftlich, sie mit einem kleinen Solarpanel und einer Batterie zu betreiben. Dies ist einer der wenigen Fälle, in denen Solarenergie einen klaren wirtschaftlichen Vorteil hat – das gesamte System kostet einen Bruchteil dessen, was die Menschen für Kerosin für Lampen ausgegeben haben (siehe In the Developing World, Solar is Cheaper than Fossil Fuels and Solar Microgrids ).

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