Förderprojekt UNIQUE zur Entwicklung einer massenmarktfähigen UV-LED für die Entkeimung

Neuentwicklungen der bayerischen Verbundpartner decken die komplette Wertschöpfungskette ab

Umweltfreundlich gereinigtes, keimfreies Wasser – UV-Licht ermöglicht das zwar schon heute, doch aktuell sind in diesem Bereich überwiegend herkömmliche Quecksilberdampflampen im Einsatz. UV-LED sind bislang aus Kostengründen als Ersatz unattraktiv. Ziel des vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Medien, Energie und Technologie geförderten Projekts UNIQUE ist es daher, leistungsfähige UV-LED für den industriellen Einsatz zu entwickeln. Unter der Koordination von Osram Opto Semiconductors arbeiten fünf bayerische Unternehmen und Forschungseinrichtungen aktuell daran.

Im Rahmen des Verbundprojekts UNIQUE werden quecksilberfreie LED-basierte UVC-Hochleistungslichtquellen im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 Nanometer für den industriellen Einsatz bei Entkeimungsprozessen entwickelt. Der Anwendungsbereich kann dabei künftig verschiedene Bereiche umfassen – vom Einsatz am heimischen Wasserhahn bis hin zur industriellen Entkeimung von Lebensmittelverpackungen. Basis sind Aluminiumgalliumnitrid-Leuchtdioden (AIGaN-LED), eine Weiterentwicklung der bereits heute im Einsatz befindlichen weißen, blauen oder grünen Indiumgalliumnitrid-LED. Dieses Ziel erfordert grundlegende Material-, Technologie- und Systementwicklungen entlang der kompletten Wertschöpfungskette.

Dabei ist die aprotec GmbH für die Konzeption einer speziellen Anlage zur Herstellung von Aluminiumnitrid (AIN)-Volumenkristallen durch Verdampfung von AlN-Pulver bei über 2000°C zuständig. Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) verantwortet die Entwicklung und Optimierung einer Prozesskette zur Herstellung von AlN-Substraten, die von der Synthese von hochreinem AlN-Pulver über die AlN-Kristallherstellung bis zur Fertigung von AlN-Substraten aus den AlN-Kristallen reicht. Osram Opto Semiconductors entwickelt den UVC-LED-Chip mit der zugehörigen Bauelementepitaxie und -prozessierung auf Basis der AlN-Substrate.

UV-LED Chips benötigen zum Schutz ein gasdichtes Gehäuse, das ein gleichleibendes Vakuum und somit eine stabile Atmosphäre für den Chip bietet. Die Entwicklung eines dauerhaft vakuumdichten Gehäuses aus anorganischen, UV-stabilen Materialien sowie die Evaluation der Aufbau- und Verbindungstechniken ist Aufgabe der SCHOTT AG in Landshut. Die Dr. Hönle AG ist schließlich für die Integration der UVC-Module in ein neuartiges Entkeimungssystem und die entsprechenden Systemtests zuständig.

Durch die Entwicklung einer kleinen, kostengünstigen, energieeffizienten und quecksilberfreien UV-Diode mit hoher Lebensdauer versprechen sich die Projektpartner eine starke Position auf dem wachsenden Markt für UV-LED und möchten den Wirtschaftsstandort Bayern mit den Ergebnissen des Projekts langfristig stärken. „Unsere jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung massenmarktfähiger Opto-Halbleiter-Komponenten soll UNIQUE zum Erfolg verhelfen und wird dazu beitragen, den Prototyp später auch in der Volumenfertigung auf den Markt zu bringen. Im nahen UV-Bereich ist Osram Opto Semiconductors bereits aktiv. Durch UNIQUE wird unser Portfolio künftig auch im tiefen UV speziell für den Bereich Desinfektion erweitert“, erläutert Dr. Hans-Jürgen Lugauer, Leiter UV-Entwicklung bei Osram Opto Semiconductors.

Das Projekt UNIQUE mit einer Laufzeit vom Juli 2016 bis Juni 2019 wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Medien, Energie und Technologie gefördert, Träger ist der VDI/VDE/IT.

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