Nobelpreis für Physik geht an Erfinder der blauen Leuchtdiode

Den Nobelpreis für Physik teilen sich in diesem Jahr die Erfinder der blauen LED. Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften (KVA) zeichnet die Japaner Isamu Akasaki und Hiroshi Amano sowie den Amerikaner Shuji Nakamura für die Entwicklung dieser langlebigen, leuchtstarken und energiesparenden Lichtquelle aus, die durch den Verzicht auf Quecksilber auch umweltschonender als herkömmliche Energiesparleuchten ist.

Der größte Vorteil ihrer vor 20 Jahren gemachten Erfindung sei die Lichtproduktion mit deutlich weniger Verlustleistung gegenüber vorherigen Techniken wie weißstrahlenden Glühlampen oder Leuchtstofflampen, so die KVA. „Ein Viertel des Energieverbrauchs entfällt auf die Beleuchtung“, sagte Per Delsing, Physikprofessor an der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg, auf einer Pressekonferenz zur Bekanntgabe der diesjährigen Preisträger. Daher habe jede Verbesserung der Effizienz und konsequente Energieeinsparung „bedeutende Auswirkungen auf die moderne Zivilisation“.

Die beiden Japaner Isamu Akasaki und Hiroshi Amano sowie der Amerikaner Shuji Nakamura (von links nach rechts) sind die diesjährigen Preisträger des Physiknobelpreises (Bilder: Universität Nagoya und University of California Santa Barbara).

Der Physiknobelpreis wurde in den letzten Jahren vermehrt für grundlegende Entdeckungen wie das Higgs-Teilchen oder Higgs-Boson vergeben. Doch wenn das Nobelpreiskomitee eine Erfindung würdige, „heben wir wirklich den Nutzen dieser Erfindung hervor“, erklärte Anne L’Huillier, Atomphysikerin an der Universität Lund. Die blaue LED sei dafür ein Paradebeispiel.

Das weiße Sonnenlicht kann durch Überblendung dreier Farben künstlich reproduziert werden: Rot, Grün und Blau. LEDs wandeln elektrische Energie sehr effizient in sichtbares Licht um, aber blaue LEDs stellten sich als sehr viel schwieriger zu produzieren heraus, als rote oder grüne. Es dauerte mehr als ein Vierteljahrhundert nach der Erfindung von roten LEDs Anfang der 1960er Jahre, bis Halbleitermaterialien und Fertigungstechniken soweit entwickelt waren, um blaue LEDs zu ermöglichen.

Weiße LEDs funktionieren entweder durch das Zusammenspiel von roten, grünen oder blauen LEDs oder allein durch blaue LEDs, deren Licht ebenfalls Leuchtstoffe enthält, die grün und rot emittieren. Inzwischen verbreiten sich diese LEDs weltweit.

LEDs erreichen deutlich mehr Lumen pro Watt als vorherige Leuchtmittel (Grafik: Johan Jarnestad/ KVA).

Bei weißstrahlenden Leuchten – wie der traditionellen Glühlampe von Thomas Edison – wird ein Glühdraht so stark erhitzt, bis er leuchtet. Dadurch entsteht zwar Licht, doch die meiste Energie wird für das Erhitzen verschwendet. Leuchtstofflampen arbeiten mehr als viermal so effizient, was bereits ein großer Schritt war. Doch LEDs sind fast 20-mal effizienter als Glühlampen und weisen nicht das durch Quecksilber verursachte Gesundheitsrisiko von Leuchtstofflampen auf. Zusätzlich sind LEDs haltbarer.

Weiße LEDs kommen heutzutage verbreitet in Straßenlaternen, Ampeln, Taschenlampen, Fahrzeugleuchten und mit sinkenden Kosten auch bei Haus- und Bürobeleuchtung zum Einsatz. Auch in Elektronikgeräten finden sie vielfach Verwendung, etwa in Bildschirmen für Notebooks, Smartphones, Tablets und Fernseher.

Akasaki und Amano forschten zusammen an der Technik an der staatlichen Universität Nagoya, während Nakamura gleichzeitig bei der Nichia Chemical Corporation daran arbeitete. Bis zur Entwicklung eines praktikablen Designs für blaue LEDs in den 1990er Jahren benötigten sie mehr als ein Jahrzehnt.

Das Forschertrio teilt sich nun das Preisgeld von 8 Millionen schwedischen Kronen (rund 880.000 Euro). Das sind weit mehr als die 200 Dollar, die Nichia Chemical damals Nakamura für seine Erfindung gezahlt hatte – aber auch deutlich weniger als die 8 Millionen Dollar, die er 2005 einklagte mit der Begründung, dass ihm ein größerer Anteil an den mit seiner Erfindung erzielten Lizenzgebühren zustehe.

LEDs sind fast 20-mal effizienter als Glühlampen (Grafik: Johan Jarnestad/ KVA).

[mit Material von Stephen Shankland, News.com]