Winner 2007

Licht aus Kristallen

Light from Crystals – Light-emitting Diodes Invade our Lives

Dr. rer. nat. Klaus Streubel (Spokesperson)
Dr. rer. nat. Andreas Bräuer*
Dr. rer. nat. Stefan Illek
Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg
*Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena

(f.l.t.r.) Dr. rer. nat. Stefan Illek, Dr. rer. nat. Andreas Bräuer, Dr. rer. nat. Klaus Streubel

Light-emitting diodes (LEDs) have definite advantages over electric light bulbs: they are made to last and consume less energy. But how can the small and actually poor illuminants be gotten into shape for powerful and ultra-bright applications?

A new way of producing LEDs with much higher luminous intensity than in the past was discovered by Klaus Streubel, Stefan Illek and Andreas Bräuer who devised a new thin-film technology as well as a special package and optics. Klaus Streubel is head of the Conceptual Engineering department at Osram Opto Semiconductors in Regensburg, where Stegan Illek works as a development engineer. Andreas Bräuer is head of the Micro-optical Systems department at the Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF.

Three innovations for the great objective
The achievement of the three nominated researchers consists of three separate innovations. They were thus able to successfully overcome an obstacle which until now had stood in the way of LED applications. 

The heart of an LED is a small semiconductor chip that emits light when an electric current is applied. The intensity of the light, however, has so far been low. Consequently, LEDs were only used for applications that did not require bright light: for example, as indicator lights in car instrument panels and as backlighting for cell phone displays.

Streubel and Illek and their team succeeded in improving the performance of LED chips considerably through the use of thin-film technology. They used a special technique: a metal reflector in the chip itself made it more efficient and gave the chip its unique properties. The thin-film technology is used to produce more efficient and larger LED chips which produce much more light than has been possible in the past. The Osram developers invented a new package that can be used to combine chips of different colors. In this way, powerful LEDs are created whose light can be mixed to produce the desired shade of color or white light. Bräuer and his team created a special optical system that bundles the light produced and, depending on the requirements for an application, forms an intensity profile.

LEDs for street lights and headlamps
The findings of the researchers are revolutionizing LED technology. LED light sources can replace conventional lamps in virtually every setting, for example, in television screens, street lights, projectors, and car headlamps. The first products were introduced to the market in 2002. Because of their low power consumption, they help save energy and reduce CO2 emissions which are so harmful to the environment.

Market researchers predict that sales of powerful LEDs will increase by on average 20 percent per year to 11 billion US dollars by 2012. To prepare for this boom, Osram Opto Semiconductors is expanding their production sites for LEDs and plans on investing a three-figure Euro amount in the project.

The right to nominate candidates for the German Future Prize is granted to leading German institutes in science and industry, as well as foundations.

The project "Light from Crystals – Light-emitting Diodes Invade our Lives" was nominated by the Fraunhofer Association.

"LEDs sind eine der wenigen Lichtquellen, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln – und das inzwischen sehr effizient!"

Dr. rer. nat. Klaus Streubel

Fragen an die Nominierten

Ihr Projekt befasst sich mit „Licht“ und verspricht uns am Ende einer Entwicklungskette Lichtquellen, die klein, unempfindlich und höchst effizient sind: Es geht um die herkömmliche Nutzung von elektrischer Energie und die Entwicklung von LEDs, die der Konsument in mancher Form schon kennt. Daran schließt ein weiteres Thema an, das derzeit hochaktuell ist: Emissionsverminderung oder -vermeidung und CO2-Ausstoß. Charakterisieren Sie doch bitte kurz die einzelnen Komponenten des Themas!

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Sie sprechen hier die Allgemeinbeleuchtung an. Da geht es hauptsächlich darum, effizientere Lichtquellen als z. B. die Glühlampe herzustellen. Konventionelle Lichtquellen geben nicht nur Licht, sondern vor allem Wärme ab. LEDs sind eine der wenigen Lichtquellen, die elektrische Energie direkt in Licht umwandeln – und das inzwischen sehr effizient!
Unsere Technologie zur Chipherstellung, die Dünnfilmtechnologie, ist ein Ansatz, wie man LED-Licht zunehmend effizienter erzeugen kann. Diese Entwicklung läuft schon seit Jahren, und jedes Jahr erzielen wir immer wieder beachtliche Steigerungen. So hat die LED die Effizienz von Glühlampen bereits überholt und kann es schon mit den Halogenlampen und sogar Fluoreszenzlampen aufnehmen. Wir rechnen damit, dass sie in einigen Jahren den Fluoreszenzlampen ernsthaft Konkurrenz machen kann. Durch den Einsatz von LED-Lösungen könnten künftig viele Millionen Tonnen CO2 eingespart werden. Außerdem sind LEDs quecksilberfrei.

Bitte beschreiben Sie das Wesen Ihres Projekts, das sich als Entwicklungskette darstellt. Oder ganz simpel gefragt: Was haben Sie erfunden oder entwickelt?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Das Resultat unserer Innovation ist eine leistungsfähige LED-Lichtquelle mit dem Potenzial, in die Domäne konventioneller Lichtquellen eindringen zu können. Eine LED ist immer aus drei Elementen aufgebaut: dem LED-Chip, der das Licht erzeugt, dem LED-Gehäuse (neudeutsch „package“) und einer Optik, die das Licht in die gewünschte Form bringt.
Leuchtdioden gibt es ja schon seit Mitte der 60er Jahre. Fast dreißig Jahre lang waren es kleine, schwache Lichtquellen für wenige Farben (rot, gelb, gelb-grün). Anfang der 90er-Jahre wurde mit der „Erfindung“ der blauen LED der Startschuss für eine rasante Entwicklung gegeben. Plötzlich war es möglich, LEDs in allen Farben, einschließlich Weiß, herzustellen. Beschleunigt wurde die Entwicklung auch durch neue Verfahren zur Herstellung der Kristallschichten, die in einer LED das Licht erzeugen.
Eines der größten Probleme bei der Verbesserung der LED-Effizienz ist es allerdings, das erzeugte Licht aus der LED herauszubekommen. 1999, als wir mit unserer Entwicklung anfingen, wurde weltweit bereits seit 40 Jahren an diesem Problem gearbeitet. Wir entschieden uns damals dafür, etwas grundsätzlich Neues zu verfolgen. Wir wollten versuchen, die dünnen LED-Kristallschichten von ihrem Substrat abzulösen und auf einen Träger mit einem hochreflektiven Metallspiegel zu übertragen. Ähnliche Ansätze, allerdings ohne den Metallspiegel, waren an verschiedenen Forschungseinrichtungen schon probiert worden, galten aber als nicht fertigungstauglich.
Auch bei uns waren die ersten Versuche nicht besonders ermutigend. Nach einiger Zeit zeigte sich jedoch, dass mit unserem Ansatz die Effizienz unserer roten LEDs tatsächlich verbessert werden konnte, auch wenn die hergestellten Probestückchen noch sehr klein waren. Ende 2000 entschieden wir uns dann dafür, aus der Technologie wirklich ein Produkt zu entwickeln, das 2002 auf den Markt kam. Seither konnten wir die Effizienz unserer LEDs kontinuierlich steigern.
Die LED-Chips sind aber nur ein Teil unserer Innovation. Für die leistungsstarken LEDs mussten auch passende Gehäuse gefunden werden. Mit den OSTAR Packages können wir erstmals große, für hohe Ströme ausgelegte Chips dicht nebeneinander in einem Gehäuse unterbringen. Für den optimalen Licht-Output wurde am Fraunhofer- Institut eine Optik entwickelt, die das Licht effektiv einsammelt und in eine für die Anwendung optimale Form bringt.

Wer war denn eigentlich der Erfinder der LEDs?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Als Erfinder der Leuchtdioden gilt wohl Nick Holonyak, der Anfang der 60er-Jahre die LED als Erfindung angemeldet hat. Das Phänomen der Lichterzeugung in Halbleiterkristallen wurde schon 1907 von Henry Joseph Round entdeckt und publiziert.

Was ist nun bei Ihnen in Ihrem Haus entstanden, und wie hat sich dieser Prozess entwickelt?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Begonnen haben die Aktivitäten auf der Seite von OSRAM Opto Semiconductors mit dem LED-Chip. Das ist die erste Veredelungsstufe, die man benötigt, um mit Halbleitern eine hochwertige Lichtquelle zu erhalten. Die LED-Chips sollten die Effizienz steigern und im Rhythmus von zwei Jahren sogar verdoppeln. Mit den bestehenden Techniken ist man aber schnell an Grenzen gestoßen, daher waren neue Techniken gefragt. Konkret: Auf Seiten der Chipentwicklung wurden neue Prozesse definiert, die die Lichtausbeute steigern sollten.
Es ist uns gelungen, eine Technologieplattform zu etablieren, die unabhängig vom Materialsystem ist. Das heißt, sie funktioniert für alle verfügbaren Farben und sogar auch für Licht jenseits des sichtbaren Bereichs, für das infrarote. Es entstanden LED-Chips in allen Farben, die eine praktisch identische Abstrahlcharakteristik haben. Diese Errungenschaft erlaubt es uns nun auch auf der Package-Seite, diese Chips unterschiedlicher Farben zu neuartigen Lichtquellen zusammenzusetzen.
Dieses Package-Konzept unter der Trademark OSTAR ist ein wesentlicher Bestandteil des Projektes. Die nächste Stufe dann – das ist die Aktivität der Gruppe um Herrn Bräuer – war, dieses Package an die Applikation anzupassen, sodass das erzeugte Licht möglichst effizient für die entsprechenden Applikationen zur Verfügung gestellt werden kann, also möglichst wenig Licht auf dem Weg in die Anwendung verloren geht. Unsere gemeinsame Arbeit zusammengefasst: Wir haben begonnen mit einer neuartigen Technologie zur Chipherstellung und schließen mit einem neuartigen Endprodukt mit ganz neuen Eigenschaften.

Hat sich das nacheinander entwickelt, oder ist das parallel passiert? Wie muss man sich das vorstellen?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Das war schon auf Grund der kausalen Abhängigkeiten so. Man braucht erst einen Chip, um diesen Chip dann in ein angepasstes Gehäuse zu bringen, und an dieses Gehäuse koppelt man dann entsprechend Optiken an – ein serieller Ablauf.

Optik – was versteht der „normale Mensch“ in so einem Kontext unter Optik?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Transparente Medien, die eine bestimmte Form haben, um die Strahlung zu formen, die aus diesen Halbleiterchips austritt.

Wenn man sich so eine LED ansieht, merkt man eigentlich nicht, dass eine Optik dahinter oder davor ist.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Also, stellen Sie sich vor, es ist eine kleine Linse, die man direkt über den Halbleiterchip setzt. Diese ist ganz wichtig.
Wir hatten die Aufgabe, all das Licht, das aus der LED austritt, irgendwie zu sammeln. Es gibt einen sehr honorigen Mann, ich muss den immer wieder zitieren, hier in der Firma OSRAM, der gesagt hat: „Verschlampert’s mir die Photonen nicht!“ Photonen sind ein Synonym für die Teilchen, die das Licht darstellen. Es geht viel zu viel Licht auf dem Weg von der LED bis zu der Fläche, die beleuchtet werden soll, verloren. Das zu verhindern war eigentlich unsere Aufgabenstellung, und wir haben gedacht, dass wir das Problem mit der Optik lösen können. Dank der wunderbaren Entwicklung der Dünnfilmtechnologie, genauer der Dünnfilm-LEDs, ist die Strahlung viel besser einzufangen und auch viel besser in das gewünschte Profil zu formen. Alles, was an Strahlprofilen mit der alten Technologie erzielbar ist, ist gehörig schlechter als mit der Dünnfilm-LED.

Was ist denn nun diese Dünnfilmtechnologie?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wir beschichten den LED-Wafer, also das Substrat, auf dem die Halbleiterschichten aufgebracht sind, mit einer Metallschicht, die sowohl als Lot für die Verbindung mit dem neuen Träger als auch als hochreflektierender Spiegel im späteren Chip fungiert. Das ursprüngliche Substrat wird anschließend abgelöst. Das ist der eigentliche Gag an den Dünnfilm-LEDs. Mit dieser neuen Möglichkeit, Metallreflektoren im Inneren eines Chips unterzubringen, kann man nun völlig neue LED-Designs entwickeln. So haben wir z. B. bei den roten Chips winzig kleine Auskoppelprismen in den Chip integriert und damit dessen Effizienz in der Lichtauskopplung deutlich gesteigert. Durch den integrierten Spiegel emittieren die Dünnfilmchips ihr Licht nur durch die Oberseite, wodurch sich weitere Vorteile für die Anwendungen ergeben.

Nochmals zur Konkretisierung: Worin unterscheidet sich Ihr Verfahren von den bis dato herkömmlichen, und was ist das Innovative daran, das jetzt mit der Nominierung gewürdigt worden ist?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wenn man sich die Geschichte der LED-Entwicklung ansieht, dann wurden große Effizienzsprünge dadurch erreicht, dass man den Chip entweder mit sehr dicken transparenten Schichten versah oder dass man den ganzen Chip transparent machte. Das war auch der Stand der Technologie, als wir mit unserem Projekt anfingen. Sehr bekannt war damals die „transparent substrate“-Technologie, mit der die effizientesten roten LEDs weltweit hergestellt wurden. Diesen Ansatz wollten wir nicht verfolgen, weil er sehr aufwendig und teuer in der Herstellung ist. Außerdem war die Technologie bereits patentiert. Aus diesem Druck heraus, etwas Neues für noch effizientere LEDs finden zu müssen, sind wir noch mal durch alle in der Literatur bekannten Technologien gegangen. So sind die Ideen für unseren Ansatz entstanden.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Der innovative Schritt besteht darin, Bekanntes durch neue Prozessabfolgen in ein höherwertiges Endprodukt umzuwandeln, und dies mit dem Vorteil, dass es vom Materialsystem unabhängig ist. Das war bei den vorher genannten Ansätzen nicht der Fall. Das heißt, jede LED unterschiedlicher Farbe hatte eine unterschiedliche Abstrahlcharakteristik. Jetzt ist es möglich, für alle Materialsysteme die gleiche Technologieplattform zu verwenden – mit gleichen Eigenschaften des Chips nach außen hin für die Weiterverarbeitung des Lichts. Außerdem erlaubt dieser Ansatz, die Fläche des Chips zu skalieren, einfach den Chip größer zu machen, ohne Effizienz zu verlieren, was für viele Anwendungen ganz neue Möglichkeiten eröffnet. Man kann richtige Lichtpakete, Lichtgeneratoren erzeugen, die ganz neue Nutzungsmöglichkeiten von LEDs eröffnen. Und dann war da noch etwas: Die Idee, Dünnfilm zu machen, die gab es zwar, aber nur als Labormuster, ohne den Fertigungsprozess …

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
In der Literatur stießen wir z. B. auf die Idee, LED-Schichten von ihrem Substrat abzulösen und auf ein anderes Trägersystem zu übertragen. So dünne Schichten konnten aber nur in winzigen, Quadratmillimeter großen Stückchen transportiert werden. Vermutlich hat niemand daran gedacht, dass ein solcher Prozess jemals in einen Fertigungsprozess integriert werden könnte.
Aber ich möchte noch mal auf die konventionellen LED-Chips zurückkommen. Diese koppeln das Licht im Inneren durch alle Seiten des Chips aus. Sie können sich das wie einen Würfel mit leuchtenden Seiten vorstellen. Dieses Licht ist schwer von der Optik einzufangen. Unsere Chips würden in diesem Bild einem Würfel entsprechen, bei dem nur die Oberseite leuchtet. Darauf kann Herr Bräuer – oder besser die Optikdesigner – viel leichter eine Optik anpassen.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Man kann auch Chips näher zueinander setzen, ohne dass sie sich stören.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ein weiterer Vorteil der Dünnfilmchips besteht in ihrer Flächenskalierbarkeit. Wenn man den allseitig leuchtenden Würfel länger und breiter machen möchte, um mehr Licht zu bekommen, muss man ihn auch höher machen, um keine Effizienz zu verlieren. Bei einem LED-Chip bedeutet „höher machen“ die Herstellung dickerer LED-Schichten. Mit den Dünnfilm-LEDs ist das völlig unabhängig. Wir haben heute Größen von 200-Mikrometer-Chips als kleinste Form bis hin zu Zwei-Quadratmillimeter-Chips. Und alle haben die gleichen Effizienzen und die gleiche Technologie.

In der Entwicklung dieser Innovation und der daraus resultierenden Technologieplattform kam die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut in Jena zum Tragen. Wie muss man sich das vorstellen?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Wir waren auf der Suche nach einem Projektpartner in diesem Bereich und sind einfach einmal hierhergefahren, weil wir wussten, der LED-Hersteller in Deutschland, der für uns zugänglich ist, ist OSRAM. Wir hatten schon aus anderen Projekten sehr gute Kontakte. Und dann sind wir zu OSRAM gegangen, und innerhalb eines halben Jahres haben wir zusammen das Projekt erarbeitet, das dann unter Führung von OSRAM über dreieinhalb Jahre sehr erfolgreich gelaufen ist. Und in diese Zeit hinein fiel dann die Dünnfilmentwicklung.

Wie funktioniert denn das praktisch? Sie entwickeln, und am Ende der Kette entsteht ein Produkt. Welchen Anteil hat dann Fraunhofer, welchen Anteil hat OSRAM?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Von der OSRAM-Seite sieht das so aus, dass wir unsere Chips in möglichst leistungsstarke und möglichst für die Anwendungen angepasste Gehäuse verbauen. Häufig verlangt dann die Anwendung, wie zum Beispiel bei einem Auto, für Frontscheinwerfer eine bestimmte optische Eigenschaft unserer Gehäuse. Dann wenden wir uns an die Optikdesigner vom Fraunhofer-Institut, die das entwickeln.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Man kann nicht einfach einen Chip entwickeln, sondern man muss letztendlich das Gesamt- oder Endprodukt im Auge haben und die Schnittstellen beachten. Der Chip steht in einer Wechselwirkung mit der Optik, die Optik muss den Chip optimal ausnutzen. Dann wird entschieden, welche Veränderungen der Chip benötigt, damit das Endprodukt noch besser werden kann.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Wir haben viele Jahre nach einem produktiven Projektpartner gesucht, bevor wir dieses Projekt hatten. Wir wollten immer mit den Elektronikern als Fachleuten auf diesem Gebiet gemeinsam etwas Ganzes entwickeln. Früher hieß es: Wir haben was, was leuchtet, jetzt macht mal eine Optik dazu. Das haben wir sehr oft erlebt, bevor wir OSRAM kannten. Es ist jedoch sehr wichtig, die Mikromechanik und die Optik zu koppeln. Da gibt es noch viele Bereiche, die brachliegen. Und unser Projekt ist das beste Beispiel dafür, dass über die Zusammenarbeit von Anfang an hervorragende Ergebnisse erzielt werden – so wie es bei den OSTAR Modulen und den Anwendungen der OSTAR Module gelaufen ist.

Welche Charaktere braucht man denn für so ein erfolgreiches Team?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Der Druck kommt immer von unseren Kunden und aus der Anwendung. Was wir auf Seiten der Chipentwicklung brauchen, ist eine Kombination aus kreativen Leuten und Leuten, die ein ganz fundiertes optoelektronisches Verständnis und Vorwissen haben. Kreativität gekoppelt mit ganz solidem Fachwissen.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Ja, das ist so. Was die Interaktion effizient gemacht hat, ist aber auch – das steht mir eigentlich nicht an – die Firmenkultur. Wir kennen ja viele Firmen, aber die OSRAMsche Firmenkultur war aus unserer Sicht immer die beste. Auch hinsichtlich der Akzeptanz von neuen Ideen oder Vorschlägen. Das gilt sicher nicht für jeden Kollegen. Aber im Grunde genommen haben wir die Firma immer positiv mit der Einstellung erlebt: Lasst uns mal probieren, gehen wir es mal an. Und das hat die Zusammenarbeit aus unserer Sicht sehr, sehr effizient gemacht.

Lassen Sie uns noch mal zurück zur Innovation kommen. Die gängige Meinung ist, dass LEDs heute noch nicht das leisten können, was herkömmliche Lichtquellen bringen.
Erstens, stimmt das, und zweitens, welche Entwicklungen sind da abzusehen?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Also, das stimmt sicher so nicht mehr. Was die Effizienz angeht, sind die LEDs schon deutlich weiter als die allermeisten heute bekannten Lichtquellen. Die LED hat die Glühlampe in dieser Beziehung schon lange überholt. Bezüglich der Effizienz können wir auch schon mit den Fluoreszenzröhren mithalten, und die Entwicklung geht immer noch schneller voran.
Ein Punkt, der uns wahrscheinlich am meisten Schwierigkeiten macht, sind die Kosten. Um einen 20 Quadratmeter großen Raum zu beleuchten, braucht man noch sehr viele LEDs und sehr viele LED-Module, die dann in der Summe sehr teuer sind. Dafür haben sie aber auch den Vorteil, dass die LEDs sehr lange leben. Unterm Strich würde sich die sogenannte Cost of Ownership wahrscheinlich schon rechnen.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Licht wird sehr häufig mit Allgemeinbeleuchtung gleichgesetzt. Die LED kommt da eigentlich aus einer anderen Ecke, nämlich der Spezialbeleuchtung. Der Weg bis hin zur Allgemeinbeleuchtung ist vorgezeichnet, das steht sicherlich auf unseren Fahnen. Aber dahin entwickelt sich die LED erst. Bis die LED bei der Allgemeinbeleuchtung Marktdurchdringung erreicht haben, sind noch einige Hürden zu nehmen.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ich glaube auch, dass sich die wenigsten Leute bewusst sind, wie viel LED-Licht sie im Laufe eines Tages sehen.

Geben Sie uns doch einmal ein paar Beispiele!

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
In Ihrem Auto leuchten Ihnen schon mal einige hundert LEDs alleine im Innenraum entgegen. Ihr Handy ist mit LEDs beleuchtet. Ich glaube, pro Handy sind das 15 bis 20 LEDs – für das Display, für die Tastatur, die Signalleuchten.
Autobahnschilder, die die Geschwindigkeit dynamisch regeln, oder Verkehrsampeln enthalten LEDs. Sehr viele LEDs finden Sie in Reklameschildern. Reklame ist eigentlich eine ideale Anwendung für Leuchtdioden. Sie müssen keine Glühlampen mehr austauschen, das farbige Licht wird von LEDs sehr viel effizienter hergestellt. Auch das ist übrigens ein großer Vorteil der LEDs: Sie stellen direkt Licht einer Farbe her. Eine Glühlampe erzeugt weißes und infrarotes Licht, das für eine Farbe gefiltert werden muss. LEDs erzeugen direkt die Farbe, die Sie brauchen. Reklame, Tankstellenbeleuchtungen oder die Beleuchtung von Fast-Food-Ketten, das sind ideale Anwendungen für LEDs. Und es ist für mich überhaupt keine Frage, dass die LEDs dieses Feld komplett übernehmen werden.

Nochmals zur Allgemeinanwendung, also zu dem, was Otto Normalverbraucher als Lichtquelle braucht. Die Diskussion über die Verwendung von Sparlampen zum Klimaschutz ist noch ganz frisch. Sind LEDs hier eine Alternative?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel

Sie können heute schon LED-Produkte für die Allgemeinbeleuchtung kaufen. In den Baumärkten gibt es bereits, vielleicht nicht unbedingt immer gute, aber doch eine ganze Menge von LED-Lösungen für die Allgemeinbeleuchtung.
Die Frage, ob die LED jetzt wirklich in die Räume als 1:1-Ersatz für konventionelle Leuchten einziehen wird, ist eine schwierige Frage. Das wird auch sehr kontrovers diskutiert. LED-Beleuchtung könnte auch ganz anders aussehen: Der ganze Raum könnte mit vielen kleinen Lichtpunkten überzogen sein. Bildschirme, Fenster oder Bilderrahmen könnten gleichzeitig Beleuchtungs- und Displayfunktion wahrnehmen. Die Entwicklung wird wahrscheinlich über individuelle Beleuchtungsprojekte losgehen. Man sieht heute schon, wie kreativ manche Firmen Fassaden oder Räume beleuchten. Mit einer LED-Beleuchtung haben Sie die Möglichkeit, das Licht ständig zu ändern: Sie können von einem warmen auf einen kalten Weißton umschalten. Oder den Morgen mit einem rötlichen Licht, sonnenaufgangartig beginnen und die Sonne abends untergehen lassen, quasi die Lichtfarbe dem Tageszyklus anpassen.

Das ist alles noch im Fluss. Es müssen sich auch Standards durchsetzen, bevor die LED wirklich im großen Maße dafür genutzt wird.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Letztendlich werden im Augenblick die Erstanschaffungskosten viel zu hoch bewertet. Energie ist noch zu billig, Effizienz spielt noch nicht die große Rolle. Wenn sich auch hier der Bewertungsmaßstab ändert, wird die Akzeptanz von so neuartigen Beleuchtungen sicherlich noch zunehmen.

Dazu werden sich auch Architekten und Designer etwas überlegen müssen. Wird sich ein Wandel in der Wohnkultur entwickeln?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Die sind bereits kräftig dabei. Es gibt Konferenzen, auf denen die Möglichkeiten des Einsatzes von LEDs in der Raumbeleuchtung erst mal vom Gestalterischen her aufgezeigt werden.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wobei es viele Anwendungen gibt, die vorher verwirklicht werden. Ich vermute mal, dass LEDs zum Beispiel bei der Beleuchtung von Straßen schneller zum Einsatz kommen als in den Häusern. Bei einer Straßenlaterne, die einige Meter hoch ist, muss nicht dauernd die Lampe gewechselt werden. Da LEDs sich schnell anschalten lassen, könnte man zum Beispiel die Straßenbeleuchtung mit Bewegungsmeldern koppeln. Dann würden sich nur die nächsten drei Laternen einschalten, wenn da ein Fußgänger läuft. Ohne Bedarf werden die Laternen auf eine geringere Lichtstärke heruntergefahren, was erhebliche Energieeinsparungen nach sich ziehen würde.

Ihr Projekt besteht aus einzelnen Entwicklungsstufen und deren Zusammenführung. Was ist denn die eigentliche innovative Leistung? Die einzelnen Stufen oder das Zusammenführen der Stufen?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Auf jeden Fall beides. Die Chips alleine können nicht betrieben werden, wenn sie nicht in einem adäquaten Gehäuse untergebracht werden. Auch an die LED-Gehäuse werden immer höhere Anforderungen gestellt. So ein kleiner Chip kann Licht mit vielleicht 50 Prozent Effizienz erzeugen. Das heißt, er wandelt wirklich die Hälfte der elektrischen Leistung in Licht um, was beachtlich ist. Trotzdem wird die andere Hälfte der aufgenommenen Leistung in Wärme umgesetzt. Der kleine Chip sitzt daher auf einer großen Menge Wärme. Ein wesentliches Thema in der LED-Entwicklung ist es, Gehäuse so zu konstruieren, dass sie die Wärme unter dem Chip so effizient wie möglich entfernen. Das Gehäuse ist ungeheuer wichtig dafür, dass der Chip seine Leistung überhaupt zeigen kann. Und das Gleiche gilt natürlich für die Optik: Wenn der Chip in alle Richtungen abstrahlt, dann kann man nur den Bruchteil des Lichtes wirklich für die Anwendungen nutzen.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich würde sagen, das Endergebnis ist die Innovation.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ein gutes Beispiel sind LCD-Fernseher, die ganz stark davon profitieren würden, wenn sie mit farbigem LED-Licht beleuchten würde. Davon profitieren nicht nur die Farben, sondern das ganze Gerät wird viel effizienter. Die Schwierigkeit besteht nun darin, lauter Lichtpunkte, rote, grüne, blaue, in ein paar Zentimetern Abstand zu einem homogenen Weiß zusammenzumischen. Das ist eine enorme Herausforderung für die Optik. Ohne eine solche Optik wäre diese Anwendung gar nicht möglich.

Die Entwicklung Ihrer Projekte scheint folgerichtig und konsequent. Gab es besondere Höhepunkte, unerwartete Ereignisse, oder haben Sie auch schon mal daran gezweifelt, dass sich dieses Projekt durchsetzt?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Also, die Chipentwicklungsphase am Anfang war sehr turbulent. Wir standen unter enorm hohem Druck, die Effizienz zu steigern. Wir hatten eine ganz klare Vorgabe: So viel Lumen pro Watt innerhalb eines Jahres, oder ein Riesenprojekt mit einem großen Autohersteller geht verloren.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Hier im Hause OSRAM gab es anfangs einen Wettstreit verschiedener Technologien. Letztendlich konnte man nicht vorhersehen, welcher Ansatz sich durchsetzt. Es war auch eine schwierige Entscheidung, dann zu sagen, wir setzen auf die eine Technologie, und die Entwicklung der anderen Technologien stellen wir ein.

Es gab einen internen Wettstreit? Unterschiedliche Technologien im gleichen Haus in der Entwicklung?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Unterschiedliche Ansätze wurden gestartet, die dann unterschiedliche Prozesstechnologien nach sich ziehen. Letztendlich war die Performancesteigerung eine der wesentlichen Maßzahlen. Und gerade bei der Dünnfilmentwicklung war das Hauptproblem, dass eine Vielzahl von unorthodoxen Prozessen benötigt wird, die in der Standard-LED-Fertigung nicht vorkommen. Das heißt, in einem Fertigungsumfeld stößt man erst mal auf größere Widerstände, auf Schwierigkeiten, auf Ausbeuteprobleme. Insofern wurde mit der Dünnfilmtechnik letztendlich zwar der fertigungstechnisch anspruchsvollste Ansatz weiterverfolgt. Dieser hat aber die ersten Anfangsschwierigkeiten überwunden und ist jetzt in einem vollfertigungstauglichen Prozess in der Massenfertigung integriert.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wir hatten drei verschiedene Ansätze in einem Projekt, die parallel verfolgt werden sollten. Ich bin überzeugt davon, dass der allergrößte Teil der Mitarbeiter nicht geglaubt hätte, dass sich die Dünnfilmtechnologie durchsetzen würde.

Haben Sie denn wirklich mal gezweifelt, dass das Ganze funktioniert?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ich war schon überzeugt davon, dass das Prinzip der Dünnfilm-LED funktioniert. Ob sich das Ganze in einer Massenfertigung umsetzen lässt, war sicher weniger offensichtlich. Selbst im Projekt haben wir noch Diskussionen gehabt, ob wir wirklich so hoch pokern und auf eine Karte setzen sollen.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Letztendlich haben wir uns auch durch den Marktdruck trauen müssen. Es gab zu dem Zeitpunkt bezüglich der Effizienzentwicklung kaum mehr Alternativen. Dass eine Mehrzahl von Wegen erst mal evaluiert wird und man sich irgendwann für einen entscheidet, das ist der Lauf der Dinge. Aber 2002 hätten wir eigentlich nicht mehr sagen können: „Dünnfilm machen wir nicht“, weil wir keine andere Technologie hatten, die diese Effizienzen erreicht.

War die Entscheidungsfindung ein streng logischer Prozess, oder gehört da auch ein Quäntchen Glück dazu?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Glück gehört auf jeden Fall dazu. Es hätte auch schief gehen können. Dass es funktioniert, das wussten wir schnell. Ob das herstellbar ist, das wusste niemand.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ob man es jetzt als Glück bezeichnet oder als Ausdauer oder als Intuition – auf jeden Fall hätte es auch völlig danebengehen können. Letztendlich waren dann doch alle Beteiligten so ausdauernd, dass wir die Entwicklungsprobleme meistern konnten. Es hätte durchaus sein können, dass irgendwann einmal die Ungeduld überhand nimmt und man sagt: „Schluss damit, das wird nie was“.

Lassen Sie uns auf die Produkte und Anwendungen sowie den Markt dafür kommen: Wie sieht der Markt für diese Produkte aus? Welche Entwicklungschancen gibt es? Wo steht der Wettbewerb, und inwieweit ist Ihre Innovation gesichert?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Vielleicht eine der attraktivsten Anwendungen für LEDs ist die Hinterleuchtung von Flachbildschirmen. Allein dieser Markt wird als etwa halb so groß wie der Allgemeinbeleuchtungsmarkt eingeschätzt. Wenn man sich vorstellt, man könnte jeden Fernseher auf der Welt mit nur ein paar hundert von unseren LEDs ausrüsten, dann müssten wir dafür unsere Fertigungskapazität vervielfachen. Dieser Markt ist schon gigantisch. Und es wäre schön, wenn wir daran einen Anteil erobern könnten.

Was gibt es noch an Möglichkeiten? Das Auto ist ja ein ganz wichtiger Bereich …

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Sie sehen heute schon in vielen Autos unsere Dünnfilm-LEDs herumfahren. Das rote Bremslicht, die roten und gelben Rückscheinwerfer enthalten häufig Dünnfilm-LEDs. Wir haben auch Projekte, bei denen die Dünnfilm-LEDs auch für Frontscheinwerfer vorgesehen sind.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Eine wichtige Anwendung sind Projektoren, eine Technik für den Consumer-Markt. Auch da ist wieder die Kostenfrage wichtig. Das liegt nicht im Bereich von 200, sondern von 600 Euro. Mit LEDs können wir solche Projektoren kleiner machen, man braucht kein Netzkabel mehr. Und die wunderbare Möglichkeit Farben zu steuern, haben wir noch zu wenig betont, diese sind unendlich gut.

Und was macht der Wettbewerb? Wie gehen Sie damit um?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Es gibt viel Wettbewerb, vor allem bei den blauen und weißen LEDs. Bei den roten LEDs haben wir einen Vorsprung in der Effizienz, den bislang noch kein Konkurrent aufgeholt hat. Ich hoffe natürlich, dass das noch eine Weile so bleibt. Und bei den weißen LEDs liegen wir in der Spitzengruppe und arbeiten hart daran, noch weiter nach vorne zu kommen. Hier herrscht ein harter Wettbewerb, und es wird sehr viel kopiert.

Und Sie sind abgesichert?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wir haben ein beachtliches Patentportfolio für die Dünnfilmtechnologie aufgebaut, aber Sie können nicht jedes Element hundertprozentig schützen. Wir haben eine starke Position und werden diese auch behaupten.

Woher kommen die Wettbewerber?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Es gibt eine Unzahl von Konkurrenten in Asien, speziell in China, Taiwan, aber auch Japan. Die schärfsten Konkurrenten kommen entweder aus Japan oder aus den USA.

Ihr Projekt ist durch die Nominierung als Innovation gewürdigt worden. Wie definieren Sie denn Innovation für sich selbst?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Für mich ist Innovation die Verwirklichung von bisher nicht praktizierten oder nicht praktikablen Wegen durch Einsatz neuer Ideen, neuer Prozesse, neuer Techniken. Innovation geht bis hin zu einem vermarktbaren, verkaufbaren und produzierbaren Endprodukt. Unser Projekt ist durchaus ein gutes Beispiel dafür.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Ein wesentlicher Erkenntnisfortschritt, der sich niederschlägt in anwendbaren, neuen Lösungen. Also, das ist sehr persönlich, ich würde ein reines Grundlagenforschungsergebnis nicht so stark zur Innovation rechnen, das ist wissenschaftliche Arbeit. Innovation ist für mich sehr stark mit Anwendbarkeit und neuen Eigenschaften von Produkten verbunden. Und eine Innovation muss sich immer gegen Bestehendes durchsetzen. Wenn ich keine Reibung habe oder gar keinen Vergleich, ist es auch immer schwer zu sagen, das ist jetzt eine Innovation.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wir müssen, um innovativ zu sein, irgendwas ganz anders machen als die Konkurrenz. Das kann ein völliger Bruch mit der alten Technologie sein. Mit der Dünnfilmtechnologie ist uns das sehr gut gelungen. Wir haben einen Schritt gemacht, haben ihn kultiviert und bis heute verbessert. Und in dieser Technologie ist immer noch Potenzial für weitere Leistungssteigerungen enthalten. Aber irgendwann muss mal wieder ein neuer Schritt kommen. Innovation heißt für mich auch, dass man alte, etablierte Ideen und Lösungen aufgibt, den Mut hat, Bestehendes nicht immer nur weiter zu optimieren, sondern irgendwann mal einen großen Schritt zu wagen.

Sie haben durch Ihre Position im internationalen Wettbewerb gute Vergleichsmöglichkeiten: Wie steht es um die Leistungsfähigkeit Deutschlands, was Innovationen und Technologie angeht, im internationalen Vergleich?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Eine allgemeine Aussage fällt mir schwer. Wenn ich unsere Gruppe in den internationalen Wettbewerb einordne, dann können wir gut mithalten. Meiner Ansicht nach gehören wir zu den Innovativsten. Und wenn wir diese Chance haben, hat jeder andere in Deutschland auch die Chance. Wir brauchen eine Kultur der Risikobereitschaft.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Rechtzeitig mit Neuem nach außen zu gehen und zu sagen: So, jetzt ist es das, das fehlt uns manchmal.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Qualität und Time to Market sind manchmal widersprüchliche Anforderungen, die man nicht zeitgleich erfüllen kann.

Wir wollen aber gerne noch etwas Persönliches von Ihnen erfahren. Was wollten Sie denn eigentlich als Kind werden?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich habe durch einen guten Lehrer mathematische Neigungen – nein, nicht in die Wiege gelegt bekommen, aber sie wurden dort geschürt. Für das Studium hatte ich eine praxisbezogenere Wissenschaft gesucht und die Kombination Physik mit Mathematik und dem zweiten Standbein Lehramt gewählt. Im Laufe der weiteren Auseinandersetzung mit der Physik hat sich der Schwerpunkt deutlich dorthin verschoben. Im Rahmen meiner Diplomarbeit bin ich zu Siemens nach München gekommen. Und aus einem geplanten halben Jahr ist „lebenslänglich“ Deutschland geworden. Letztendlich war das eine kontinuierliche Entwicklung, die mich immer weiter in die Untiefen der Optoelektronik geführt hat.

Herr Dr. Streubel, wann haben Sie angefangen, mit Lampen zu spielen?

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Eigentlich wollte ich Mediziner, Chirurg werden. Im letzten Schuljahr hatte ich einen sehr guten Kunstlehrer, habe sehr viel gezeichnet und wollte Kunst studieren. Dann habe ich einen Freund getroffen, der mir von seinem Physikstudium vorgeschwärmt hat. Und so wurde es Physik.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Mein Weg ging von Autos als Frühpubertierender mehr in Richtung Medien, Kameramann, Theater, Dramaturg – damit habe ich mich ernsthaft eineinhalb Jahre beschäftigt. Und dann habe ich meinen geschätzten Physiklehrer getroffen, der gesagt hat: Die Ästhetik oder das Schöne ist auch in den Naturwissenschaften. Und er hat mir Beispiele gezeigt, und einfach weil ich dann sah, dass die Physik von ganz vielen Möglichkeiten Gebrauch macht, hat es sich offensichtlich so ergeben. Und ich bin sehr froh drüber. Ich habe schon ganz vielen geraten, darüber nachzudenken, Physik zu studieren. Weil es eine gute Grundlage ist, die sich in viele Richtungen spezialisieren lässt.

Was treibt Sie denn heute an?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Mich treibt fast jeden Tag die Freude an, mit einer Gruppe zu arbeiten, zu deren Aufbau ich schon viel beitragen konnte; dort sind viele richtig kreative junge Menschen drin. Und es treibt mich auch an, dass wir, unser Fraunhofer-Institut, eine Leitung haben, die uns im Rahmen der Randbedingungen, nämlich für so und so viel Geld zu arbeiten, große Freiheiten und Entscheidungsspielräume lässt. Freude an der Arbeit, die ich gerade mache, das treibt mich an.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Was mich treibt? Ich mag die Konkurrenzsituation. Ich habe es gern, wenn irgendwo jemand auf der Welt etwas besser kann als wir. Eine solche Herausforderung, denjenigen zu schlagen, macht mir echt Spaß. Und ich traue das unserem Team auch zu. Wir haben bei den LEDs die besten Voraussetzungen, eigentlich müssten wir jede Konkurrenz mit einer innovativen Idee, mit der keiner rechnet, schlagen können. Die Amerikaner sind meine Lieblingskonkurrenten. Mit einigen von denen habe ich früher zusammengearbeitet, und wie es eben so läuft, sind viele meiner damaligen Bekannten jetzt meine Konkurrenten. Der Ehrgeiz, gerade die zu schlagen, hat mich über Jahre besonders motiviert.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Was treibt mich an? Die Neugier und der Wunsch dazuzulernen, mich mit Neuem auseinanderzusetzen und sicherlich auch das Abtesten, wie weit man mit neuen Überlegungen in der Entwicklung von Komponenten, von Bauteilen vorankommt. Und auch dieses „Sich-Messen mit dem Wettbewerb“. Und auch die innovative Umgebung, die hier bei OSRAM wirklich geboten ist.

Welche Charaktereigenschaften haben Ihnen denn beruflich geholfen, und welche waren eher hinderlich?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Eine gewisse analytische Beobachtungsgabe war schon eine der wesentlichen Voraussetzungen. Letztendlich beruhen Weiterentwicklungen auf der Fehlerbeobachtung am „lebenden“ Objekt: daraus Schlüsse zu ziehen, Arbeitshypothesen aufzustellen, sich Experimente zu überlegen, wie diese Arbeitshypothesen zu untermauern oder zu widerlegen sind. Und der ganze Entstehungsprozess z. B. des Ablaufs der Chipherstellung besteht aus einer Vielzahl solcher Iterationen. Diese Beobachtungsgabe, diese Analytikfähigkeit habe ich in München, in der Zentralen Forschungsabteilung bei Siemens, trainiert, als ich in der gesamten Herstellungskette von optoelektronischen Bauelementen mitarbeiten konnte.

Und gibt es etwas, das Sie nicht an sich mögen? Woran müssten Sie arbeiten?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich persönlich bin mit der momentanen Situation durchaus zufrieden. Man könnte sich natürlich eine andere Karriere vorstellen. Bei OSRAM ist so etwas wie eine Fachkarriere durchaus möglich und anerkannt; das ist nicht in allen Firmen so. Aber irgendwann kommt die Entscheidung: Will man sich fachorientiert oder managementorientiert platzieren? Für Letzteres müsste ich wahrscheinlich an meinem Persönlichkeitsprofil etwas arbeiten. Man könnte jetzt sagen: Da ist vielleicht der Drive in diese Richtung zu wenig ausgeprägt. Aber ich finde es ganz gut, dass es solche und solche Wege gibt, wie man sich verwirklichen kann.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ich habe schon ganz früh im Studium erlebt, wie motivierend es für mich ist, wenn mir jemand das Vertrauen entgegenbringt, dass ich etwas schaffen kann, obwohl ich mir das vielleicht selber gar nicht zugetraut hätte. Das beeinflusst mich bis heute. Ich war lange Zeit in Schweden tätig, dort arbeitet man mit größerer Motivation. Ich arbeite gerne mit Leuten, die sich motivieren lassen und Spaß an der Arbeit haben.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Das ist irgendwie die Gabe, Situationen gut zu erfassen, was jetzt gerade nötig ist, was gebraucht wird, und dann auch im richtigen Moment an der richtigen Stelle zu sein. Das hat hier so gut geklappt. Und vielleicht auch zu wissen, was man weglassen kann. Weil man unendlich viele Möglichkeiten hat, irgendetwas zu tun und zu entscheiden. Es gab seinerzeit einen Versuch in der DDR, in vier Jahren ein Physikstudium ohne Semesterferien zu machen. Die Arbeitsbelastung lag bei 60 Stunden pro Woche mindestens. Man hatte gar keine andere Wahl als zu entscheiden: Was ist jetzt für dich wichtig und für uns und die ganze Sache und das Weiterkommen? Das prägt. Und ich bin mehr in dem kleinen Management, das so ein Fraunhofer-Institut hat, verhaftet als Herr Illek. Die Frage der fachlichen Tiefe und wie weit man die noch beherrscht, ist immanent. Da muss ich ständig an mir arbeiten, das ist ja ganz klar.

Gibt es einen ganz besonderen Moment oder irgendetwas, was Ihre berufliche Laufbahn beeinflusst hat? Gab es dieses, wie Sie sagten, In-die-rechte-oder-die-linke-Ecke-Gehen?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Wir haben ja gegenüber der ursprünglich denkbaren Karriere – so nenne ich das mal – mit dem Jahr 1989 neue Möglichkeiten, aber auch neue Grenzen kennengelernt. Und ich bin froh, die Erfahrung gemacht zu haben, mit ganz verschiedenen Randbedingungen gearbeitet zu haben. Und dass es sich so (es war als universitäre Karriere eigentlich angedacht) mit Fraunhofer ergeben hat, das ist ein Segen oder ein Glück oder was auch immer.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ich wollte immer während des Studiums nach Amerika, hatte aber nie das Geld dafür. Dann habe ich mir vorgenommen, das sofort nach Abschluss des Studiums nachzuholen. Als es so weit war, habe ich konsequent nur in Amerika nach einer Stelle gesucht. Noch während der Suche hat mich jemand aus Schweden angesprochen und mir eine Stelle angeboten. Meine Frau und ich haben uns quasi innerhalb von ein paar Wochen entschieden: Jetzt gehen wir statt nach Amerika eben nach Schweden. Wir waren noch nie vorher in Skandinavien gewesen. Im Nachhinein, muss ich sagen, das war eine optimale Entscheidung. Ich habe in Schweden gearbeitet, dort eine Zusammenarbeit mit der Uni in Santa Barbara angefangen und hatte eigentlich dadurch beides. So ging das weiter. Ich war in Schweden an einem Institut, das zwei Jahre später aufgelöst wurde. Dann hatte ich plötzlich eine Stelle an der Uni, wo ich eigentlich gar nicht so unbedingt hinwollte. Und so ging es weiter. Ich habe in Schweden fertig habilitiert und bin dann noch mal nach Amerika, um eine Firma zu gründen. Da hat mich dann OSRAM angesprochen. So bin ich jetzt bei OSRAM, mal sehen, was noch kommt.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ja, auch bei mir gab es die eine oder andere Entscheidungssituation. Ich komme aus einer relativ turbulenten Umgebung im zentralen Forschungslabor in München, denn die Optikaktivitäten wurden mehrmals bei den Firmenaufteilungen hin- und hergeschoben. Heute ist die Abteilung, in der ich war, so nicht mehr existent. Meine ehemaligen Kollegen sind in alle Winde zerstreut, und ich selber war gerade zur rechten Zeit an der rechten Stelle. Über die LED-Aktivitäten, die eigentlich nicht Kernaktivitäten des zentralen Forschungslabors waren, habe ich hier eine neue Heimat gefunden.

Zur richtigen Zeit am richtigen Ort – das zieht sich fast wie ein Motto bei Ihnen allen durch. Was tun Sie denn gegen Stress, und womit entspannen Sie sich denn? Was machen Sie, wenn Sie hier das Haus verlassen?

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Ich treibe Sport, das hat sich im Laufe der Jahre gewandelt: 39 Jahre Volleyball gespielt, jetzt laufe ich zwei Mal die Woche und spiele Squash, was nicht der richtige Alterssport ist, aber es macht viel Spaß: Mann gegen Mann, und gegen die Wand, gegen jüngere Leute natürlich. Ich denke, ich brauche das schon. Und ich habe auch auf Dienstreisen meine Laufschuhe normalerweise dabei.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ich spiele Badminton und Volleyball. Ansonsten ändert sich das dauernd. Zurzeit fotografiere ich viel. Ich habe das Gleitschirmfliegen aus Zeitgründen aufgegeben. Deshalb verstehe ich die Fallschirmspringer nicht. Als Gleitschirmflieger versucht man, oben zu bleiben, und die Fallschirmspringer wollen so schnell wie möglich wieder runter.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Moment! Moment! Wir haben ja einen Gleitschirm dazwischen. Hintendran nach dem freien Fall ist das noch eine Viertelstunde.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Da vernichtet man Höhe in kürzester Zeit, die man vorher mühsam aufbauen muss. Ich habe jetzt das Segeln angefangen. Außerdem habe ich auch Familie zu Hause, zwei Kinder, die machen die gleichen Sportarten wie ich. Da habe ich leider keine Chance mehr, weder im Badminton noch im Volleyball. Aber das hält mich hoch.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Im Squash halte ich sie noch in Schach.

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich kann keine so extravaganten Tätigkeiten bieten, letztendlich Wandern, Radfahren, Familie, ich fotografiere gerne. Reisen, das ist aber in letzter Zeit ein bisschen zu kurz gekommen, weil eben die Familie auch ihre Randbedingungen setzt. Es ist nicht ganz leicht, fünf Köpfe, die alle ihren eigenen Willen haben, unter einen Hut zu bekommen.

Welchen Traum möchten Sie sich noch erfüllen? Und damit hängt auch zusammen: Was ist Glück? Sich einen Traum erfüllen, ist das Glück? Und was würden Sie sich noch für die Zukunft wünschen?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich habe einen Traum. Ein Mal zu Fuß durch die Sahara laufen. Oder wenn das nicht geht, wenigstens ein Teilstück.
Vor 30 Jahren bin ich mal durch die Sahara gefahren – eher ein Zufallstrip –, und ich würde schon noch gern mal abtesten, ob die Faszination von damals heute auch noch wirkt.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Wenn wir den Preis gewinnen, das ist Glück.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Das ist absolut so. Das ist ja schon Glück, dass wir hier sitzen. Glück ist aber auch, wenn einen die Enkel anstrahlen. Das ist ein Glücksmoment. Glück ist kein Dauerzustand. Ich habe drei Kinder, und die auf den Weg zu bringen und zu sehen ist Glück. Das ist bei zwei Dritteln, glaube ich, gelungen. Der eine ist promovierter Biologe, und der andere macht es gerade in Geophysik. Und der Dritte ist so ein Nachzügler nach unserer Afrika-Zeit. Der ist von der neuen Generation. Er ist gerade 20 und fängt jetzt an zu studieren.

Ihr Wunsch für die Zukunft?

Dr. rer. nat. Stefan Illek
Ich habe drei Kinder. Zwei davon sind an der Schwelle zum Flüggewerden und mein Wunsch ist, sehen zu können, dass sie bei ihrer Entscheidung über den weiteren Lebensweg einen zielgerichteten, geraden Weg finden. Ich wünsche ihnen das Glück, das ich bei meinen Weichenstellungen im Leben hatte.

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Ob ich so richtige, große Träume habe, weiß ich gar nicht. Ich bin relativ offen für alles, was kommt. Ich bin sehr oft in Amerika, da fühle ich mich sehr wohl. Das Land möchte ich schon mal gern mit dem Motorrad durchfahren. Beim Segeln habe ich jetzt einen Freund, der träumt davon, die Welt zu umsegeln. Da würde ich wahrscheinlich auch mitmachen. Solche Sachen mache ich gerne. Aber so die ganz großen Träume – ich weiß nicht. Fliegen würde ich auch gerne, Motorflieger oder ein Hubschrauber sogar. Aber da fehlt einfach die Zeit.

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer
Was ich mir wünsche: Reisen, große Reisen. Nicht so viel wie früher, weil wir – meine Frau ist auch sehr stark beruflich engagiert – dienstlich so viel durch die Gegend fahren. Wir fahren dann lieber im Urlaub zwei Wochen Fahrrad. Und das ist auch Glück.

more details

Resumes

Dr. rer. nat. Klaus Streubel

Dr. rer. nat. Klaus Streubel

01.02.1958
geboren in Filderstadt
1977
Abitur
1977 – 1985
Studium der Physik, Diplom an der Universität Stuttgart
1991
Promotion an der Universität Stuttgart
1991 – 1993
Postdoktorand am Swedish Institute of Technology, Stockholm, Schweden
1993 – 1997
Assistant Professor an der Königlich Technischen Hochschule (KTH),
Stockholm, Schweden
1997
Ernennung zum Adjungierten Professor der
Königlich Technischen Hochschule (KTH), Stockholm, Schweden
1997 – 1999
Anerkennung der Dozentenkompetenz („Docentbevis“) der
Königlich Technischen Hochschule (KTH), Stockholm, Schweden
1997 – 1999
Manager R&D bei Mitel Semiconductors, Järfälla, Schweden, und
Tätigkeit als Adjungierter Professor an der KTH, Stockholm, Schweden
1999 – 2006
Entwicklungsleiter InGaAlP bei Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg
seit 2006
Leitung der Abteilung „Conceptual Engineering“ bei Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg

Weitere Tätigkeiten:

 
Chairman der jährlichen LED-Konferenz der SPIE Photonics West in San José, USA
 
Co-Chairman der jährlichen LED-Konferenz von Intertech/Pira, San Diego, USA
 
Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des Paul-Drude-Institutes in Berlin
 
Mitglied des Wissenschaftlichen Beirates des Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CeNIDE)
 
Mitglied des Institutes of Electrical Engineers (IEEE)
 
Mitglied der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG)
 
Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Kristallzucht und Kristallwachstum (DGKK)

Ehrungen:

2000
RD100 Award des R&D Magazines
2004
6. Osram Innovation Award

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer

Dr. rer. nat. Andreas Bräuer

25.07.1951
geboren in Dresden
1969
Abitur
1969
Studium der Physik an der Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1973
Diplom, Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1973 – 1978
Wissenschaftlicher Assistent an der Sektion Physik, Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1974 – 1979
Mehrmonatige Arbeitsaufenthalte an der Universität Tbilissi (Georgien)
1978
Promotion, Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1979 – 1981
Arbeitsaufenthalte am „Internationalen Labor für hohe magnetische Felder und tiefe Temperaturen“ in Wroclaw, Polen
1981 – 1983
Oberassistent, Bereich Optik kleiner Strukturen der Sektion Physik,
Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1983 – 1986
und 1989
Associate Professor an der Universität Asmara/Äthiopien
1987 – 1992
Oberassistent, Bereich Optik kleiner Strukturen der Sektion Physik,
(später Institut für Angewandte Physik), Friedrich-Schiller-Universität, Jena
1988
Facultas docendi der Friedrich-Schiller-Universität, Jena
seit 1992
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, Jena

Weitere Tätigkeiten:

 
Mitglied der Programmkommitees:
 
„Fiber Integrated Optics“, Berlin 1996
 
„Precision Plastic Optics“ San Diego 1997
 
„Linear Optical Properties of Waveguides and Fibers“, Denver 1999, San Diego 2000, San Diego 2001
 
Micromachine Technology for Diffractive and Holographic Optics, Santa Clara 2000
 
EOS Annual Meeting Paris, 2006
 
Referee-Tätigkeit für:
„Pure and Applied Optics“, „Optics Letters”, „Applied Optics”,
„IEEE Photonics Technology Letters“
 
Gutachter für:
STIFT, Thüringen
VW-Stiftung

Ehrungen:

2002
Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft
2005
Thüringer Forschungspreis für angewandte Forschung
2006
Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft

Dr. rer. nat. Stefan Illek

Dr. rer. nat. Stefan Illek

19.08.1958
geboren in Graz, Österreich
1977
Abitur
1977 – 1982
Studium der Physik, Diplom an der Karl-Franzens-Universität, Graz
1986
Promotion an der Karl-Franzens-Universität, Graz
1980 – 1986
Freier Mitarbeiter in der Zentralen Forschungsabteilung, Siemens AG, München
1987 – 2001
Entwicklungsingenieur in der Zentralen Forschungsabteilung, Siemens AG, München
seit 2001
Entwicklungsingenieur bei Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg

Ehrungen:

2004
6. Osram Innovation Award

Contact

Spokesperson

Dr. rer. nat. Klaus Streubel
Senior Director R & D
Technology LEDs and Laser
Osram Opto Semiconductors GmbH
Leibnizstr. 4
93049 Regensburg
Tel.: +49 (0) 941 / 85 01 221
Fax: +49 (0) 941 / 85 01 090
E-Mail: klaus.streubel@osram-os.com
Web: www.osram-os.com

Press

Marion Reichl
Headquarter, Europe
Press Officer OSRAM Opto Semiconductors
Osram Opto Semiconductors GmbH
Leibnizstr. 4
93049 Regensburg
Tel.: +49 (0) 941 / 85 01 693
Fax: +49 (0) 941 / 85 03 305
E-Mail: marion.reichl@osram-os.com
Web: www.osram-os.com

Reglindis Pfeiffer
Press Officer for the Financial Press, Corporate PR OSRAM GmbH
Osram GmbH
Hellabrunner Str. 1
81543 München
Tel.: +49 (0) 89 / 62 13 23 05
Fax: +49 (0) 89 / 62 13 34 57
E-Mail: reglindis.pfeiffer@osram.de
Web: www.osram.de

Dr. Brigitte Weber
Strategie, Marketing, Kommunikation
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
Albert-Einstein-Str. 7
07745 Jena
Tel.: +49 (0) 3641 / 80 74 40
Fax: +49 (0) 3641 / 80 76 03
E-Mail: brigitte.weber@iof.fraunhofer.de
Web: www.iof.fraunhofer.de

A description provided by the institutes and companies regarding their nominated projects

Innovation Abstract
The result of our innovation is a powerful LED light source with the potential of breaking into the domain of conventional lighting sources. An “LED” always consists of three elements: the LED chip that produces the light, the LED package, and the optics that give the light the desired form. The suggested LED light source addresses all three areas.

The LED-Chip
Osram Opto Semiconductors has developed a manufacturing process for LED-chips that incorporates a metal substrate (for the first time ever) inside the LED. This metal substrate serves as a mirror for the light produced inside the LED and reflects the light to chip’s top side from where it is finally output. The development was pursued with the goal of extracting more light from inside the LED-chip and thereby of producing more efficient LEDs. Osram started development work in 1999. In 2002, the first commercial product in the form of a red-emitting thin-film LED was launched on the market. Since then, Osram has produced the most efficient red and yellow LEDs worldwide. A short time later, blue thin-film LEDs (“ThinGaN”) were introduced which serve as the basis for white light. In the meantime, Osram uses the thin-film technology for all conventional material systems – for infrared light as well as for all “visible” LED colors.

“Thin-film technology” offers numerous new possibilities in the production of LEDs. Since light is emitted almost exclusively from the top side of the chip, the chip surface and thus the emitted light quantity can be increased at consistently high efficiency. This is a mandatory requirement for lighting applications, for example. With the thin-film technology, Osram now has the means of producing large (for LED conditions) high-efficiency light packages with powerful LEDs. A second advantage is produced by the characteristic of the thin-film chip to emit light only through the surface. The chips can be arranged close together in multi-chip packages without mutually interfering with light emission from the lateral edges. This is where the second part of our innovation comes in.

The LED-Package
In the OSTAR package platform, Osram has developed a family of powerful packages that are configured precisely for the advantages of the thin-film chip. An OSTAR package can contain an arrangement of several powerful chips. The package is designed that waste heat produced by the chips at high currents can be efficiently eliminated in the heatsink. Since Osram is the only manufacturer in the world to produce LED-chips from all material systems (meaning for all colors and even for the infrared range) with the same technology, all chips have the same emission properties and can be combined. Thus RGB green chips can be used in an OSTAR LED. Depending on the drive, millions of colors, including white, can be “mixed”. For use of the LED in conventional lighting applications, only white chips are inserted into the package.

Without the possibility of using high packing densities for large LED chips and thereby of producing a high luminous density, many attractive applications for LEDs would be virtually inconceivable. Wherever light has to be fed into an optical system, the luminance of the light source is the limiting parameter. Consequently, applications such as automobile headlamps and LED projectors stand to profit from the OSTAR LEDs.

The Optics
Although the Osram LED-chips only emit light from the chip’s upper face, it scatters in all directions from there. The light is only truly useful, however, when it is directed almost vertically upward while all other light is lost for the application. This is where the third part of our innovation comes in. At the Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF, innovative optics were developed, using primary optics and secondary optics. The primary optics is a “concentrator” that gathers light emitted on the chip’s upper face and bundles it in the effective direction. Once inserted into these optical components, the light has no other option than to move to the surface and be emitted within a fixed angle defined for the particular application. This development included the design of micro-optical elements, their manufacturing by means of ultra-precise diamond turning as well as their characterization and optical measurement. The secondary optics ensure the redistribution of light, meaning that a specific, desired intensity profile is produced. Depending on the intended area of application for the OSTAR LED, different secondary optics are used. In an LED-projector, these are two crossed arrays of cylindrical optics. By contrast, in the front headlamps of a car, the light is projected onto the road by an additional optical system.

With the development of the thin-film chip Osram Opto Semiconductors has succeeded in revolutionizing LED technology worldwide. LEDs are now on their way to complementing conventional illuminants as an efficient and powerful light source, but also make entirely new applications possible with their special properties (such as their size or service life). This is also true of the OSTAR package platform with the integrated optics developed by Fraunhofer IOF. All three elements are perfectly adjusted to each other and present unique opportunities for light from semiconductors as the “LED Technology Dreamteam”.

The right to nominate candidates for the German Future Prize (Deutscher Zukunftspreis) is granted to leading German institutes in science and industry, as well as foundations.

The project “Light from Crystals – Light-emitting Diodes Invade our Lives” was nominated by the Fraunhofer Association.