Nový vývoj v LED svetelných materiáloch
V domácnostiach, na pracoviskách a vo verejných priestoroch LED osvetlenie v posledných rokoch čoraz viac nahrádza klasické žiarovky a žiarivky. Svetelné diódy alebo LED diódy sú odolnejšie, produkujú menej tepla a spotrebujú menej energie ako bežné osvetlenie. Ich výroba a likvidácia však môžu mať vplyv na životné prostredie. S cieľom zlepšiť technológiu LED a urobiť ju udržateľnejšou, výrobcovia a akademici neustále hľadajú nové materiály a metódy.
Grafén je látka na báze uhlíka, ktorá je veľmi tenká, pevná a flexibilná, čo z nej robí jeden z najsľubnejších materiálov pre LED diódy. Vďaka svojej vynikajúcej optickej a elektrickej vodivosti je grafén dobrou voľbou pre optoelektronické zariadenia, ako sú LED diódy. Oxid india a cínu (ITO), ktorý je drahý a krehký, môže byť nahradený grafénom ako priehľadnou elektródou v aplikáciách LED, ako už výskumníci ukázali. Vyššia účinnosť a znížené náklady na výrobu LED môžu byť výsledkom elektród na báze grafénu.
Perovskit je ďalšou látkou, ktorá je prísľubom pre pokrok v LED technológii. Minerálna zlúčenina nazývaná perovskit má špeciálnu kryštalickú štruktúru, ktorá jej umožňuje absorbovať slnečné svetlo a premieňať ho na elektrickú energiu. Výskumníci sa začínajú zaoberať používaním solárnych článkov na báze perovskitu v LED diódach kvôli ich vynikajúcej účinnosti. Skupina výskumníkov z University of Cambridge v roku 2018 zistila, že perovskitové nanočastice môžu zlepšiť farbu a jas LED diód. Zistili, že prebytočné modré svetlo môže byť absorbované časticami perovskitu a opätovne vyžarované ako červené alebo zelené svetlo, čím sa vytvárajú živšie a čistejšie odtiene. Ešte väčšia účinnosť a vernosť farieb môže vyplynúť z použitia perovskitu ako fosforovej vrstvy v LED diódach.
Organické materiály, tiež známe ako OLED (organické svetelné diódy), sú ďalšou triedou materiálov, ktoré majú potenciál úplne transformovať LED osvetlenie. Keď sa dodáva elektrický prúd, chemikálie na báze uhlíka používané na výrobu OLED produkujú svetlo. Aj keď sa OLED v súčasnosti používajú na malých obrazovkách, ako sú tie, ktoré možno vidieť v smartfónoch, výskumníci sa snažia ich použiť vo väčších aplikáciách osvetlenia. V porovnaní s konvenčnými LED diódami OLED poskytujú množstvo výhod, vrátane schopnosti produkovať svetlo vo všetkých smeroch, čím vytvárajú konzistentnejšiu žiaru. Sú ideálne pre architektonické návrhy osvetlenia, pretože sú flexibilné a priesvitné.
Obmedzená životnosť organických materiálov, ktoré sa môžu rýchlo kaziť a postupne strácať jas, je jedným z problémov technológie OLED. Na druhej strane vedci vytvárajú nové chemické látky, ktoré sú odolnejšie a stabilnejšie. Nový druh OLED materiálu, ktorý môže žiť až štyrikrát dlhšie ako tradičné OLED, bol vytvorený v roku 2020 výskumníkmi z University of Michigan. Na vytvorenie pevnej kryštalickej štruktúry nový materiál kombinuje kovové ióny s organickými ligandmi. Výsledkom tejto novej rodiny materiálov môžu byť OLED, ktoré sú robustnejšie a efektívnejšie, ako aj nové príležitosti pre architektonický a svetelný dizajn.
Ďalším novým materiálom pre LED osvetlenie sú kvantové bodky, čo sú malé polovodičové častice so schopnosťou produkovať svetlo v rôznych odtieňoch. V porovnaní s konvenčnými fosformi poskytujú kvantové body väčšiu škálu farieb a vynikajúcu vernosť farieb, keď sa používajú ako fosforový materiál v osvetlení LED. Efektívnosť bieleho LED osvetlenia možno zvýšiť vyladením kvantových bodov tak, aby produkovali svetlo len v modrom spektrálnom pásme. Kvantové bodky sa tiež skúmajú na použitie v inteligentných osvetľovacích systémoch, ktoré môžu byť schopné upraviť svoj jas a teplotu farieb tak, aby vyhovovali rôznym nastaveniam a náladám.
Nanokryštály, ktoré možno použiť na riadenie charakteristík svetla, a mikro- a nanočastice, ktoré môžu zlepšiť rozptyl svetla a znížiť oslnenie, sú ďalšie materiály, ktoré môžu mať v budúcnosti vplyv na osvetlenie LED. Tieto nové materiály otvárajú nové možnosti dizajnu, účinnosti a udržateľnosti pre LED osvetlenie.
Stručne povedané, LED osvetlenie v posledných rokoch výrazne pokročilo a vo viacerých aplikáciách nahradilo konvenčné osvetlenie. Musíme však naďalej hľadať nové materiály a technológie na zlepšenie osvetlenia LED z finančných aj environmentálnych dôvodov, keďže pracujeme na udržateľnejšej budúcnosti. Našťastie vedci a výrobcovia už vytvárajú a hodnotia nové materiály ako grafén, perovskit, OLED, kvantové bodky a nanokryštály, ktoré budú aj v budúcnosti ovplyvňovať LED osvetlenie.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
