Nowe osiągnięcia w materiałach świetlnych LED
W ostatnich latach w domach, miejscach pracy i miejscach publicznych oświetlenie LED w coraz większym stopniu zastępuje konwencjonalne żarówki i świetlówki. Diody elektroluminescencyjne, czyli diody LED, są trwalsze, wytwarzają mniej ciepła i zużywają mniej energii niż konwencjonalne oświetlenie. Jednakże ich produkcja i utylizacja może mieć wpływ na środowisko. Aby ulepszyć technologię LED i uczynić ją bardziej zrównoważoną, producenci i naukowcy zawsze poszukują nowych materiałów i metod.
Grafen to substancja na bazie węgla, która jest bardzo cienka, mocna i elastyczna, co czyni go jednym z najbardziej obiecujących materiałów do diod LED. Ze względu na doskonałą przewodność optyczną i elektryczną grafen jest dobrym wyborem do urządzeń optoelektronicznych, takich jak diody LED. Jak wykazali wcześniej naukowcy, tlenek indu i cyny (ITO), który jest kosztowny i delikatny, można zastąpić grafenem jako przezroczystą elektrodą w zastosowaniach LED. Wyższa wydajność i obniżone koszty produkcji diod LED mogą wynikać z zastosowania elektrod na bazie grafenu.
Perowskit to kolejna substancja, która może przyczynić się do rozwoju technologii LED. Związek mineralny zwany perowskitem ma specjalną strukturę krystaliczną, która pozwala mu absorbować światło słoneczne i zamieniać je w energię elektryczną. Naukowcy zaczynają rozważać zastosowanie ogniw słonecznych na bazie perowskitu w diodach LED ze względu na ich doskonałe wskaźniki wydajności. Grupa naukowców z Uniwersytetu w Cambridge odkryła w 2018 roku, że nanocząsteczki perowskitu mogą poprawić kolor i jasność diod LED. Odkryli, że nadwyżka niebieskiego światła może zostać pochłonięta przez cząsteczki perowskitu i ponownie wyemitowana w postaci światła czerwonego lub zielonego, tworząc żywsze i czystsze barwy. Jeszcze większa wydajność i wierność kolorów może wynikać z zastosowania perowskitu jako warstwy luminoforu w diodach LED.
Materiały organiczne, znane również jako OLED (organiczne diody elektroluminescencyjne), to kolejna klasa materiałów, które mają potencjał całkowitej transformacji oświetlenia LED. Gdy dostarczany jest prąd elektryczny, chemikalia na bazie węgla używane do wytwarzania diod OLED wytwarzają światło. Chociaż diody OLED są obecnie stosowane w małych ekranach, takich jak te w smartfonach, badacze rozważają wykorzystanie ich w większych zastosowaniach oświetleniowych. W porównaniu do konwencjonalnych diod LED, diody OLED zapewniają szereg korzyści, w tym możliwość wytwarzania światła we wszystkich kierunkach, zapewniając bardziej spójny blask. Doskonale nadają się do projektów oświetlenia architektonicznego, ponieważ są elastyczne i półprzezroczyste.
Jednym z problemów technologii OLED jest ograniczona żywotność materiałów organicznych, które mogą szybko ulegać zniszczeniu i stopniowo tracić jasność. Z drugiej strony naukowcy tworzą nowe substancje chemiczne, które są trwalsze i stabilniejsze. W 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali nowy rodzaj materiału OLED, który może wytrzymać nawet cztery razy dłużej niż tradycyjne diody OLED. Aby stworzyć solidną, krystaliczną strukturę, nowy materiał łączy jony metali z ligandami organicznymi. Ta nowa rodzina materiałów może skutkować bardziej wytrzymałymi i skutecznymi diodami OLED, a także nowymi możliwościami w projektowaniu architektonicznym i oświetleniowym.
Kropki kwantowe, czyli małe cząstki półprzewodnikowe zdolne do wytwarzania światła o różnych barwach, to kolejny nowy materiał do oświetlenia LED. W porównaniu do konwencjonalnych luminoforów, kropki kwantowe zapewniają większą różnorodność kolorów i doskonałą wierność kolorów, gdy są stosowane jako materiał luminoforowy w oświetleniu LED. Efektywność białego oświetlenia LED można zwiększyć poprzez dostrojenie kropek kwantowych tak, aby wytwarzały światło tylko w niebieskim paśmie widmowym. Badane są również możliwości zastosowania kropek kwantowych w inteligentnych systemach oświetleniowych, które mogą modyfikować jasność i temperaturę barwową w celu dostosowania do różnych ustawień i nastrojów.
Nanokryształy, które można wykorzystać do kontrolowania właściwości światła, oraz mikro- i nanocząsteczki, które mogą poprawić rozproszenie światła i zmniejszyć odblaski, to kolejne materiały, które mogą mieć wpływ na oświetlenie LED w przyszłości. Te nowe materiały otwierają nowe możliwości w zakresie projektowania, wydajności i zrównoważonego rozwoju oświetlenia LED.
Podsumowując, oświetlenie LED znacznie się rozwinęło w ostatnich latach i w kilku zastosowaniach wyparło oświetlenie konwencjonalne. Musimy jednak nadal poszukiwać nowych materiałów i technologii, aby ulepszyć oświetlenie LED, zarówno ze względów finansowych, jak i środowiskowych, pracując nad bardziej zrównoważoną przyszłością. Na szczęście naukowcy i producenci już tworzą i oceniają nowatorskie materiały, takie jak grafen, perowskit, diody OLED, kropki kwantowe i nanokryształy, które w przyszłości będą nadal wpływać na oświetlenie LED.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/lampa-led-sensor-bulb/smart-sensor-led-bulb.html
