Ein kleiner Tropfen Silicon - Wacker Chemie AG


Ein kleiner Tropfen Silicon

Proben im Labor zur Rheometrie

Kostengünstige Herstellung

Mit einem neuen Siliconelastomer, das WACKER unter der Markenbezeichnung LUMISIL® anbietet, ist es jetzt erstmals möglich, die optischen Linsen für LEDs über einen Dispensprozess direkt auf dem Halbleiter zu erzeugen. In einem einzigen Arbeitsgang wird dazu das Silicon direkt auf den Chip aufgetropft. Die Aushärtung und Ausbildung der Linsengeometrie erfolgt nach einer Aktivierung per UV-Licht.

„LUMISIL® ermöglicht das extrem schnelle, kostengünstige Herstellen von optischen Linsen für Leuchtdioden mit einem entsprechenden Durchsatz ohne aufwendige Formung“, erklärt Dr. Phillip Müller, der bei WACKER für die Entwicklung dieses optischen Hochleistungssilicons verantwortlich zeichnete. Das Fließ- und Vernetzungsverhalten von LUMISIL® sei sehr intelligent – ausschließlich durch den Verguss entstehe die optische Linse, deren Abstrahlcharakteristik für Aufgaben in der Allgemeinbeleuchtung völlig ausreichend sei.

Aber nicht nur die Vorteile im Verarbeitungsprozess, auch die Materialqualitäten sprechen für den Einsatz von LUMISIL®. Das Silicon ist lichtbeständig, es vergilbt nicht, versprödet nicht und schützt den Halbleiterchip vor Hitze, Kälte und anderen Belastungen wie Feuchtigkeit. Auch Temperaturen von 270 Grad Celsius und mehr, wie sie etwa beim bleifreien Löten während der Weiterverarbeitung der LED durch die Leuchtenhersteller entstehen, übersteht die Siliconlinse ohne Weiteres – im Gegensatz zu alternativen, früher verwendeten Werkstoffen wie Epoxidharzen. „An der Helligkeitssteigerung von 15 Prozent bei unseren LEDs hat der Einsatz des UV-aktivierbaren Silicons von WACKER einen nicht unerheblichen Anteil“, sagt Dr. Michael Kruppa, Senior Manager Materialentwicklung der Backend-Technologie bei OSRAM Opto Semiconductors, der LED-Tochter des Leuchtmittelherstellers, mit Sitz in Regensburg.

Ausgewählte Anwendungen

Bei OSRAM Opto Semiconductors wird LUMISIL® für LEDs der Serie Golden Dragon Plus eingesetzt, eine der verbreitetsten Produktreihen des Herstellers für Aufgaben in der Allgemeinbeleuchtung.

In der folgenden Bildstrecke zeigen wir fünf ausgewählte Anwendungen, bei denen mit LUMISIL® von WACKER vergossene LEDs der Serie Golden Dragon Plus von OSRAM zum Einsatz kommen: von den Fußballstadien der WM in Südafrika über die Straßenbeleuchung sibirischer Städte bis zur Beleuchtung dänischer Treibhäuser.

Fünf Beispiele rund um den Globus

  • Hell durch den sibirischen Winter

    Mehr als 20.000 € an Energiekosten im Jahr spart die sibirische Kommune Kemerovo, eine 520.000-Einwohner-Stadt an der Transsibirischen Eisenbahn, seit sie großflächig auf LED-Straßenbeleuchtung umgestellt hat. Zugleich werden durch den Austausch von 200 Straßenleuchten jährlich mehr als 200 Kilogramm weniger CO2 ausgestoßen.

    In jeder Straßenleuchte des Herstellers LLE TD Focus sind 90 LEDs der Serie Golden Dragon Oval Plus verbaut, die speziell für die Straßenbeleuchtung entwickelt wurde. Diese LEDs erfüllen die besonderen Anforderungen für eine effiziente Lichtlösung ohne Lichtverschmutzung. Ihre integrierte, langlebige Siliconlinse verfügt über eine spezielle Abstrahlcharakteristik und sorgt so dafür, dass das Licht der LED nur auf Bereiche von Straßen oder Plätzen gerichtet wird, die tatsächlich ausgeleuchtet werden müssen.

  • Im Glanz der Fußball-WM

    The Arch – der LED-Lichtbogen über dem Stadion von Durban – wurde schnell zum optischen Markenzeichen der Fußball-Weltmeisterschaft 2010 in Südafrika: Mehr als 12.000 Golden-Dragon-Plus-LEDs überspannten den Fußballtempel. Schon von weitem war der 350 Meter lange, 2.600 Tonnen schwere und 30 Stockwerke hohe Lichtbogen zu sehen und symbolisierte damit das Zusammenkommen von rund 70.000 Sportfans in dem Stadion an der Ostküste Südafrikas.

    Auch neun weitere WM-Stadien wurden mit energiesparender Lichttechnologie von OSRAM ausgestattet. So kamen im Green Point Kapstadt LEDbeam-Leuchten des afrikanischen Herstellers BEKA zum Einsatz, in denen ebenfalls Dioden der Serie Golden Dragon Plus verbaut waren. Die Linse dieser Dioden wurde mit LUMISIL® vergossen, dem optischen Hochleistungssilicon von WACKER.

  • Flower Power

    Mit einem Wirkungsgrad von 37 Prozent zählen die Golden-Dragon-Plus-Dioden von OSRAM, deren Linse von dem optischen Hochleistungssilicon LUMISIL® von WACKER gebildet wird, zu den effizientesten Lichtquellen am Markt im tiefroten Bereich (rund 660 Nanometer Wellenlänge).

    Dieses tiefe Rot spielt eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum, da die Absorption von Chlorophyll in diesem Bereich sehr hoch ist. Ein Pilotprojekt, das in Kooperation mit dem Unternehmen Fionia Lighting A/S und dem Distributor Arrow in Dänemark durchgeführt wurde, bestätigt das immense Energiesparpotenzial der LEDs in diesem Markt. Fiona Lighting A/S entwickelte ein auf Gewächshäuser abgestimmtes Leuchtensystem, das unter anderem mit rund 50.000 LEDs Golden Dragon Plus ausgestattet wurde. Diese Diode hat einen weiten Abstrahlwinkel von 170 Grad und lässt sich damit gut in Reflektorsystemen einsetzen, die großflächige Anbauten beleuchten. Mit einer Lebensdauer von 100.000 Stunden ermöglicht sie einen wartungsfreien Betrieb über viele Jahre. Die Leistung der Golden Dragon Plus beträgt typisch 330 Megawatt bei 400 Milliampere Betriebsstrom.

  • Stilechtes Altstadtlicht

    Dass auch Altstädte stilgerecht und energiesparend mit LEDs beleuchtet werden können, zeigen OSRAM Opto Semiconductors und Siemens in einem gemeinsamen Pilotprojekt im UNESCO- Weltkulturerbe Regensburg. Dort beleuchten bislang vor allem Quecksilberdampflampen mit 90 Watt die mittelalterlichen Plätze und Gassen.

    Damit stets ein angenehmes, altstadttypisches Licht entsteht, sind die unterschiedlichen Farben der Gebäude zu berücksichtigen. Ebenso müssen die Art ihrer Nutzung, Farbtemperatur sowie Farbwiedergabeindex entsprechend angepasst werden. So darf das Straßenlicht in Wohngebäuden nicht blenden oder sollte in Restaurants mit Kerzenschein die romantische Stimmung nicht negativ beeinflussen.

  • Luxusware im rechten Licht

    Die Konkurrenz im Einzelhandel ist heute groß – oft wartet der Wettbewerber gleich im Laden nebenan oder spätestens an der nächsten Straßenecke. Angesichts der hohen Angebotsdichte in den Shopping-Meilen der Innenstädte und in Einkaufszentren geht es heute buchstäblich darum, die eigene Ware ins rechte Licht zu rücken.

    Eine angenehme Atmosphäre und stilvolle Ästhetik ist gerade im mittleren und gehobenen Konsumgüterbereich kaufentscheidend. Für große Kaufhaus-Ketten wie Macy’s und Dillard’s stellt die Lichtgestaltung ein entscheidendes Mittel dar, um ihre Ware, ob Pumps, Blusen oder Handtaschen, ansprechend zu präsentieren – im Verkaufsraum ebenso wie im Schaufenster. Doch künstliches Licht, das mehr als zwölf Stunden brennt, kann nicht nur teuer werden, sondern auf Dauer auch die Ware beschädigen.