Светодиоды на квантовых точках
Исследователи из университета Koç University, расположенного в Турции, в Стамбуле, представили новый, использующий наноматериалы, светодиод (LED), излучающий белый свет и продемонстрировавший светоотдачу в 105 люмен на ватт. Этот параметр отражает, насколько эффективно излучающий элемент расходует энергию. Достичь этого удалось, разработав светодиоды на квантовых точках, технология изготовления которых cделает эти светодиоды весьма привлекательными для использования в источниках света для освещения квартир, офисов, а также применения в видеотехнике.
Некоторые технические подробности
Новый светоизлучающий элемент основывается на производимых в настоящее время светодиодах синего цвета. Особенность состоит в добавлении гибкой линзы, заполненной некоей жидкой субстанцией, представляющей собой соединение наночастиц кадмия, селена, цинка, серы, получаемой при воздействии на эти элементы высокой температуры.
Для того чтобы получить чистый белый цвет, свечение синих светодиодов надо преобразовать в красный и зеленый цвета. Исследователи провели более 300 экспериментов для определения наилучших условий (температуры, времени создания смеси и т. п.) получения квантовых точек, излучающих нужные цвета с требуемой эффективностью.
Гибкая линза позволила разработчикам легко вводить эту смесь без ее утечки, а прозрачность полимера, использовавшегося для изготовления оболочки линз, не препятствовала прохождению света. Подаваемый синий свет заставляет эти точки излучать свет зеленого и красного цвета, которые при соединении с исходным синим, позволяют получать конечный белый цвет.
Попутно была решена проблема падения эффективности наноматериалов при соединении их с твердыми полимерными материалами. Гибкая линза позволяет оставить эффективность свечения на высоком уровне. Разработчики продемонстрировали свои светодиоды для подсветки 7-дюймового дисплея.
Следующая задача, которая стоит перед разработчиками, помимо увеличения светоотдачи, изменить состав раствора, заполняющего линзу, отказавшись от вредных для человека элементов, таких, как кадмий, свинец. Требуется изучение стабильности характеристик новых светоизлучающих элементов при различных условиях эксплуатации и их пригодности для продолжительной работы.
Преимущества квантовых точек
В настоящее время для получения белого свечения к синему и желтому светодиодам добавляется основанное на фосфоре желтоватое покрытие (люминофор), которым покрывается синий светодиод. Проблема в том, что люминофоры отличаются довольно широким диапазоном излучений, от синего до красного, что создает трудности в получении нужного цвета свечения.
В отличие от традиционных светодиодов, квантовые точки способны излучать свет в узком диапазоне спектра. Это облегчает задачу получения белого цвета с заданной цветовой температурой и нужными оптическими свойствами.
Достигнутое в настоящий момент и планируемое увеличение эффективности светодиодов позволит существенно экономить электроэнергию. Как заявил руководитель исследовательской группы Koç University Седат Низамоглу (Sedat Nizamoglu), «Замена традиционных источников света LED лампами позволит уменьшить потребление электроэнергии, расходуемой на освещение, вдвое. Количество сэкономленной энергии равно производству ее 230 обычными 500-мегаватными угольными электростанциями. Это могло бы уменьшить выброс в атмосферу парниковых газов на 200 миллионов тонн».
Квантовые точки хорошо подходят для освещения, и используются они также в видеотехнике, в частности, для производства экранов телевизоров. Новая технология позволит в будущем повысить качество изображения, повышая точность цветопередачи.
