Mülheim. . Der Doktorand Christoph Prall (33) entwickelt an der HRW seit sechs Jahren eine Messmethode, mit der die LED-Produktion effektiver wird

  • Christoph Prall ist einer von 24 Doktoranden an der HRW. Das Forschungsprojekt läuft seit sechs Jahren
  • Ziel ist es, die LED-Produktion durch bessere Temperaturkontrolle effektiver zu machen
  • Die Forschung mündete in ein Patent und in eine Kooperation mit einem Berliner Unternehmen

Sprach man vor einiger Zeit von LED-Beleuchtung in Wohnzimmern, hörte man prompt die Klagen über zu kaltes Licht. Und an Ampeln im Straßenverkehr fallen immer wieder farbliche Ausreißer ins Auge. Mal leuchtet ein giftgrünes Signal, mal changiert es ins Gelbgrüne. Wer künftig solche Fehlfarben sieht, kann an Christoph Prall und sein Forschungsprojekt denken, das er in den vergangenen sechs Jahren an der Hochschule Ruhr West verfolgte. Es mündete in ein begehrtes Patent und führte ihn zur Promotion, die er, woran kein Zweifel bestehen dürfte, in diesem Sommer abschließen wird.

Das Forschungsprojekt des 33-Jährigen ist also sehr lebensnah. Ziel ist es, die LED-Produktion effizienter zu gestalten, indem es gelingt, die Temperatur während der Produktion besser zu kontrollieren und nachzujustieren.

Schon kleinste Abweichungen der Temperatur reichen

Schon kleinste Abweichungen der Temperatur im Promillebereich – gearbeitet wird bei 1000 Grad – sorgen für farbliche Abweichungen. Der Ausschuss sei bei der Produktion bislang hoch, in dem langwierigen Produktionsprozess, der acht Stunden dauere, könne man bislang die Temperatur nicht nachregeln, so dass oft die Fehler auch in der zweiten Charge auftreten und erst dann korrigiert werden können. Da Saphire die Dioden zum Leuchten bringen, kann man sich vorstellen, dass es bei der Produktion um viel Geld geht.

Prall, der aus Bad Honnef stammt, und in Remagen zunächst ein Ingenieurstudium in Lasertechnik absolviert und dann einen Master in Angewandter Physik draufgesetzt hatte, hielt vor sechs Jahren Ausschau nach einer Promotionsstelle, erwog Jülich und Aachen und entschied sich doch für die gut ein Jahr zuvor gegründete HRW. „Hier stand alles auf Null, die Strukturen waren noch nicht festgefahren. Es war eine Spielwiese, die nach den eigenen Vorstellungen gestaltet werden konnte.“

Prall ist einer von 24 kooperativen Promotionsstudenten

Mit Professor Dirk Rüter am Institut für Mess- und Sensortechnik, das sich auf berührungslose und zerstörungsfreie Messmethoden spezialisiert hat, fand er sein Thema und einen Doktorvater. Prall ist einer von gegenwärtig 24 kooperativen Promotionsstudenten. An der Uni Duisburg/Essen wird er von Professor Daniel Erni betreut. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Forschungsprojekt im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand.

Konventionelle Messmethoden nutzen Wärmebildkameras, um die Temperatur während des Prozesses zu überprüfen. Das Infrarotlicht geht aber durch den gläsernen Träger und misst lediglich die Heizplatte, was zwangsläufig zu Verzerrungen führt. „Wir waren so frech und haben eine alte Idee neu angewendet“, erzählt Prall. Schwarzlicht kennt jeder aus der Disco. „Es ist UV-Licht, das alles zum Leuchten bringt“, erklärt er.

Es gab eine Kooperation mit der Wirtschaft

Das auf die Laborsituation zu übertragen, ist nicht so einfach. Die Idee war, mit einer UV-Kanone, einem starken Laser mit ganz viel Energie, sie bewegen sich da im Mega-Watt-Bereich, für den Bruchteil einer Sekunde in den Bereich zu schießen, um die Kristalle zum Leuchten zu bringen. „In der Fachwelt hat man uns ausgelacht“, erinnert sich Prall. Um ihre Theorie zu testen, mussten sie im Kleinformat einen Reaktor und ein Messgerät nachbilden, das der Realität möglichst nahekommt, was sich als sehr langwierig erwiesen hat. Organisatorisch ist es so gelaufen, dass Lehre und Forschung in diesem Bereich eng verzahnt waren und begleitend zu dem Forschungsprojekt mehrere Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten entstanden sind. Das ist auch für die anderen Studenten motivierend und spannend, wenn sie merken, dass sie mit dabei sind, wenn dem Buch des globalen Wissens eine neue Seite hinzugefügt wird.

Bei LayTec in Berlin, einem führenden Unternehmen der Messtechnik, gelang dann 2013 der erste Versuch unter realen Bedingungen. Fachveröffentlichungen folgten und es ist Prall eine Genugtuung, dass man die Ergebnisse nicht mehr wegdiskutieren kann und seine Aufsätze monatelang unter den Top 10 der meistgelesen Artikel einer Fachzeitschrift waren und von 3000 Lesern zur Kenntnis genommen wurden. Der Vorteil seiner Messmethode besteht darin, dass man während des Prozesses korrigierend eingreifen und neue, bessere Schichten der LED hinzufügen kann. Nach sechs Jahren muss Prall die HRW allerdings verlassen. Um seine Zukunft macht er sich keine Sorgen. In der Region möchte er aber schon bleiben.