Νέες εξελίξεις στα υλικά φωτός LED
Σε σπίτια, χώρους εργασίας και κοινόχρηστους χώρους, ο φωτισμός LED έχει αντικαταστήσει όλο και περισσότερο τους συμβατικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως και τους σωλήνες φθορισμού τα τελευταία χρόνια. Οι δίοδοι εκπομπής φωτός, ή LED, είναι πιο ανθεκτικές, παράγουν λιγότερη θερμότητα και καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από τον συμβατικό φωτισμό. Ωστόσο, ενδέχεται να υπάρξουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την κατασκευή και την απόρριψή τους. Προκειμένου να ενισχυθεί η τεχνολογία LED και να γίνει πιο βιώσιμη, οι παραγωγοί και οι ακαδημαϊκοί αναζητούν πάντα νέα υλικά και μεθόδους.
Το γραφένιο είναι μια ουσία με βάση τον άνθρακα που είναι πολύ λεπτή, ισχυρή και εύκαμπτη, καθιστώντας το ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα υλικά για LED. Λόγω της ανώτερης οπτικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητάς του, το γραφένιο είναι μια καλή επιλογή για οπτοηλεκτρονικές συσκευές όπως τα LED. Το οξείδιο του κασσιτέρου ινδίου (ITO), το οποίο είναι δαπανηρό και εύθραυστο, μπορεί να αντικατασταθεί με γραφένιο ως διαφανές ηλεκτρόδιο σε εφαρμογές LED, όπως έχουν δείξει προηγουμένως οι ερευνητές. Υψηλότερη απόδοση και μειωμένο κόστος για την κατασκευή LED μπορεί να προκύψουν από ηλεκτρόδια με βάση το γραφένιο.
Ο περοβσκίτης είναι μια άλλη ουσία που υπόσχεται την προαγωγή της τεχνολογίας LED. Ένα ορυκτό συστατικό που ονομάζεται περοβσκίτης έχει μια ειδική κρυσταλλική δομή που του επιτρέπει να απορροφά το ηλιακό φως και να το μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι ερευνητές αρχίζουν να εξετάζουν τη χρήση ηλιακών κυψελών με βάση περοβσκίτη σε LED λόγω των εξαιρετικών ρυθμών απόδοσης τους. Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ ανακάλυψε το 2018 ότι τα νανοσωματίδια περοβσκίτη μπορεί να βελτιώσουν το χρώμα και τη φωτεινότητα των LED. Ανακάλυψαν ότι το πλεονάζον μπλε φως θα μπορούσε να απορροφηθεί από τα σωματίδια περοβσκίτη και να εκπέμπεται ξανά ως κόκκινο ή πράσινο φως, παράγοντας πιο ζωντανές και καθαρές αποχρώσεις. Ακόμη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και πιστότητα χρώματος μπορεί να προκύψει από τη χρήση περοβσκίτη ως στρώμα φωσφόρου σε LED.
Τα οργανικά υλικά, γνωστά και ως OLED (οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός), είναι μια άλλη κατηγορία υλικών που έχουν τη δυνατότητα να μεταμορφώσουν πλήρως τον φωτισμό LED. Όταν παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα, χημικές ουσίες με βάση τον άνθρακα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή OLED παράγουν φως. Αν και οι OLED χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε μικροσκοπικές οθόνες όπως αυτές που εμφανίζονται στα smartphone, οι ερευνητές εξετάζουν τη χρήση τους σε μεγαλύτερες εφαρμογές φωτισμού. Σε σύγκριση με τα συμβατικά LED, τα OLED παρέχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας παραγωγής φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις, παράγοντας μια πιο σταθερή λάμψη. Είναι ιδανικά για αρχιτεκτονικά σχέδια φωτισμού, καθώς είναι εύκαμπτα και ημιδιαφανή.
Η περιορισμένη διάρκεια ζωής των οργανικών υλικών, τα οποία μπορεί να αλλοιωθούν γρήγορα και να χάσουν σταδιακά τη φωτεινότητα, είναι ένα από τα προβλήματα της τεχνολογίας OLED. Από την άλλη πλευρά, οι επιστήμονες δημιουργούν νέες χημικές ουσίες που είναι πιο ανθεκτικές και σταθερές. Ένα νέο είδος υλικού OLED που μπορεί να ζήσει έως και τέσσερις φορές περισσότερο από τα παραδοσιακά OLED δημιουργήθηκε το 2020 από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Για να δημιουργήσει μια στερεή, κρυσταλλική δομή, το νέο υλικό συνδυάζει μεταλλικά ιόντα με οργανικούς συνδέτες. Αυτή η νέα οικογένεια υλικών μπορεί να οδηγήσει σε OLED που είναι πιο στιβαρά και αποτελεσματικά, καθώς και νέες ευκαιρίες για αρχιτεκτονικό σχεδιασμό και σχεδιασμό φωτισμού.
Οι κβαντικές κουκκίδες, που είναι μικρά σωματίδια ημιαγωγών με την ικανότητα να παράγουν φως σε διάφορες αποχρώσεις, είναι ένα άλλο νέο υλικό για φωτισμό LED. Σε σύγκριση με τους συμβατικούς φωσφόρους, οι κβαντικές κουκκίδες παρέχουν μεγαλύτερη ποικιλία χρωμάτων και ανώτερη πιστότητα χρώματος όταν χρησιμοποιούνται ως υλικό φωσφόρου στον φωτισμό LED. Η αποτελεσματικότητα του λευκού φωτισμού LED μπορεί να αυξηθεί με συντονισμό κβαντικών κουκκίδων για την παραγωγή φωτός μόνο στη μπλε φασματική ζώνη. Οι κβαντικές κουκκίδες διερευνώνται επίσης για χρήση σε έξυπνα συστήματα φωτισμού, τα οποία ενδέχεται να μπορούν να τροποποιήσουν τη φωτεινότητα και τη θερμοκρασία χρώματός τους για να ταιριάζουν σε διάφορες ρυθμίσεις και διαθέσεις.
Οι νανοκρύσταλλοι, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών του φωτός, και τα μικρο- και νανοσωματίδια, που μπορούν να ενισχύσουν τη διασπορά του φωτός και να μειώσουν την αντανάκλαση, είναι άλλα υλικά που ενδέχεται να επηρεάσουν τον φωτισμό LED στο μέλλον. Αυτά τα νέα υλικά ανοίγουν νέες επιλογές σχεδίασης, απόδοσης και βιωσιμότητας για φωτισμό LED.
Συνοψίζοντας, ο φωτισμός LED έχει προχωρήσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια και έχει αντικαταστήσει τον συμβατικό φωτισμό σε αρκετές εφαρμογές. Πρέπει, ωστόσο, να συνεχίσουμε να αναζητούμε νέα υλικά και τεχνολογίες για τη βελτίωση του φωτισμού LED τόσο για οικονομικούς όσο και για περιβαλλοντικούς λόγους, καθώς εργαζόμαστε για ένα πιο βιώσιμο μέλλον. Ευτυχώς, οι επιστήμονες και οι παραγωγοί ήδη δημιουργούν και αξιολογούν νέα υλικά όπως το γραφένιο, ο περοβσκίτης, οι OLED, οι κβαντικές κουκκίδες και οι νανοκρύσταλλοι, τα οποία θα συνεχίσουν να επηρεάζουν τον φωτισμό LED στο μέλλον.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
