Zweiwege-LED für selbstladende Displays

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Bei den meisten Beleuchtungsanwendungen haben Leuchtdioden (LED) andere Technologien mittlerweile verdrängt. Und in der organischen Variante (OLED) ersetzen sie zunehmend Flüssigkristalle etwa in Displays mobiler Endgeräte. Dass sie aber noch viel mehr können, zeigen sie jetzt in multifunktionalen Bildschirmen, die sich selbst mit Strom versorgen.

Dass Leuchtdioden (LED) nicht nur weltweit die angesagteste Lichtquelle, sondern umgekehrt auch „lichtempfindlich“ sind, ist nicht neu. Alle Halbleiter-Bauelemente mit sogenanntem PN-Übergang reagieren auf Licht mit Strom. Deswegen kratzen schon eine Menge angehender Ingenieure und Elektronikbastler in elektronischen Urzeiten den Lack der schwarzlackierten Glasgehäuse von Germaniumtransistoren ab, um günstige Photodioden zu bekommen. 1977 wies Forrest M. Mims in seinem bekannten „Engineer’s Notebooks“ darauf hin, dass LEDs auch als Photodioden taugen. Als Anwendung wurde damals eine LED-Matrix als Multitouch-Feld beschrieben.

Fünfzig Jahre später lässt nun eine Weiterentwicklung dieses „alten“ Prinzips aufhorchen. Geht es nach den Forschern der University of Illinois, sollen sich damit in Zukunft Smartphones über ihre Displays aufladen und berührungslos per Geste steuern lassen. Auch Daten per Licht (Li-Fi) könnten die multifunktionalen Bildschirme übertragen.

Nanostäbchen für selbstladende Displays

Und das alles mit einem Array aus Nanostäbchen-LEDs – jede kleiner als 5 Nanometer im Durchmesser. Sie bestehen aus drei verschiedenen Halbleiter-Materialien, von denen eines Licht emittiert und absorbiert. Die anderen beiden steuern den Ladungsfluss durch den ersten Halbleiter. So kann mit einer Frequenz zwischen Emitter und Detektor umgeschaltet werden, die drei Größenordnungen höher ist als die Bildwiederholrate herkömmlicher Displays. Das menschliche Auge bekommt davon also nichts mit.

Mit der „einfachen“ Umkehrung der typischen LED-Funktion ließen sich neben Selbstladung und Gestensteuerung ebenso eine ganze Reihe anderer Anwendungen realisieren. Etwa könnte man die Helligkeit eines Tablets ständig pixelgenau anpassen. Wer im Freien arbeitet, wird das zu schätzen wissen. Abgeschattete Bereiche des Bildschirms würden heruntergedimmt, bei den hellen der Kontrast erhöht.

Ob und bis wann die „janusköpfige“ LED in unserem Alltag auftaucht, ist schwer abzuschätzen. Ein elektronisches Bauteil, das gleichzeitig leuchtet und Licht in Strom verwandelt – also mit exakt gegenläufigen Eigenschaften – zu optimieren, stößt sicher auf physikalische Grenzen. Noch funktionieren selbstladende Displays auch nur mit roten LEDs. Wohl weil eine LED nur Licht „verwerten“ kann, das unter der eigenen Emissionsfrequenz liegt. Eine rote LED kann also rotes, gelbes und grünes oder blaues Licht in Strom umwandeln, einer blauen LED bliebe aber zum Beispiel nur blau oder ultraviolett.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selbstladende Displays (Bild: Illinois Edu)

Neue LED-Displays gehen weit über das bloße Darstellen von Information hinaus. (Bild: Illinois Edu).