Dauerbrenner für Handys und Heimlichleser

Forscher Ulrich Schwarz erklärt Kindern den Physik-Nobelpreis.

Ulrich Schwarz | Foto: Uni FR — Ulrich Schwarz Foto: Uni FR

Ob Fernseher, Smartphone oder Fahrradlampe – ohne LED-Licht würde heute kaum eines dieser Geräte funktionieren. Deshalb hat man einige der Erfinder jetzt mit dem Nobelpreis belohnt. Ulrich Schwarz forscht an der Uni Freiburg selbst an solchen Lampen. Er erklärt, was diese LEDs eigentlich sind und was diese Erfindung so besonders macht.

Ihr kennt sicher alle die hellen, weißen LEDs – eine Abkürzung für Leuchtdioden – die in Taschenlampen, Fahrradlampen und immer öfter auch als Ersatz für Glühbirnen eingesetzt werden. Diese LEDs sind sehr energiesparend. Eine kleine Taschenlampe leuchtet tagelang mit einer winzigen Batterie. Das muss ich immer wieder feststellen, wenn ich meinem Sohn wieder einmal eine Lampe wegnehme, mit der er nachts im Bett liest. Diese Lampen gibt es nicht viel länger, als ihr auf der Welt seid. Erst seit guten zehn Jahren ersetzen sie Glühbirnen in immer mehr Geräten.

Leuchtdioden sind elektronische Bauelemente, die Strom in Licht umwandeln. Eine "Diode" ist eine Einbahnstraße für Strom: Er kann nur in einer Richtung durch sie fließen. Die LEDs sind deshalb so effizient, weil sie viel Licht und nur wenig Wärme erzeugen. Angeschaltete Glühbirnen dagegen werden sehr warm. LEDs leuchten in allen Farben, je nachdem, aus welchem Material sie bestehen. Rote LEDs gibt es schon sehr lange. Um weißes Licht zu erzeugen, braucht man allerdings eine blaue LED. Das blaue Licht wird dann teilweise in grünes, gelbes und rotes Licht umgewandelt. Das geschieht mit Stoffen, die ähnlich sind wie die Sterne, Steine oder Skelette, die auch bei uns im Kinderzimmer herumgeistern und nachts grünlich leuchten. Die Erfindung, für die die drei Japaner Akasaki, Amano und Nakamura geehrt wurden, ist die blaue LED. Sie haben es geschafft, einen Kristall aus Gallium-Nitrid zum Leuchten zu bringen.

Gallium-Nitrid ist ein Kristall, der nur aus zwei Elementen besteht: Dem Stickstoff, der als Gas Hauptbestandteil unserer Luft ist und Gallium, einem Metall, das schmilzt, wenn man es mit der Hand erwärmt. Als die Wissenschaftler vor rund 25 Jahren an LEDs forschten, war bekannt, dass dieser Kristall blaues Licht aussendet. Allerdings glaubte fast niemand daran, dass man den Kristall mit Strom zum Leuchten bringen kann. Die drei Forscher sind hartnäckig daran geblieben, bis ihnen dieser Durchbruch gelang. Damit richtig helle blaue LEDs entstehen, mussten sie noch einen zweiten Trick anwenden: Im Kristall wird in hauchdünnen Schichten das Metall Indium dazu gemischt. Inzwischen sind diese Kristalle aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken: Wenn dein Handy einen Farbbildschirm hat, wird er von einer weißen LED beleuchtet. Der Blitz im Fotoapparat besteht aus einer LED, der Autoscheinwerfer und vieles mehr. Und nicht nur das: LEDs sind auch gut für die Umwelt, weil sie eine Menge Strom sparen.

Ressort: Erklär's mir