11/01/2019
Naukowcy z prywatnego Uniwersytetu Koç w Istambule (Turcja) opracowali nowe diody świecące LED wykorzystując technikę kropek kwantowych (QD) w postaci płynnej. Obecnie osiągają one skuteczność świetlną 105 lm/W, ale według badaczy może ona w krótkim czasie osiągnąć wartość dwukrotnie wyższą niż w diodach, w których kropki kwantowe stosowane są w postaci warstw stałych. Naukowcy twierdzą, że wraz z dalszym rozwojem nowe diody LED QD mogą osiągnąć skuteczność świetlną powyżej 200 lm/W.
Dla uzyskania diod o świetle białym przestrzeń pomiędzy polimerową soczewką, a niebieskim chipem LED została wypełniona roztworem QD uzyskanym przez mieszanie kadmu, selenu, cynku i siarki w wysokiej temperaturze. Do produkcji soczewek został wykorzystany silikon, ponieważ jego elastyczność umożliwiła wstrzyknięcie płynu do wnętrza soczewki bez wycieków, a przezroczystość tego materiału gwarantuje wysoką przepuszczalność światła. Zespół badaczy przeprowadził ponad trzysta reakcji syntezy, dzięki którym udało się określić optymalne warunki tworzenia kropek kwantowych, takie jak temperatura i czas reakcji, które zapewniają emisję promieniowania o różnych barwach przy maksymalnej skuteczności świetlnej.
Chociaż kropki kwantowe są już stosowane w telewizorach LED, to ich właściwości nie były dotychczas odpowiednie do ogólnych zastosowań oświetleniowych. Przeniesienie kropek kwantowych do cieczy pozwoliło na przezwyciężenie spadku skuteczności świetlnej, który mógł występować gdy nanomateriały były osadzone na stałych podłożach polimerowych. Konstruktorzy spodziewają się, że nowe diody LED QD będą mogły znaleźć zastosowanie w oświetleniu.
Kolejnym krokiem w badaniach ma być zwiększenie skuteczności świetlnej diod LED QD i osiągnięcie jej z wykorzystaniem materiałów bardziej przyjaznych dla środowiska, bez użycia kadmu i ołowiu. Badacze planują także badania ciekłych diod w różnych warunkach, aby zapewnić ich stabilność w czasie długotrwałej pracy.
W przeciwieństwie do luminoforów, które są używane do tworzenia światła białego we współczesnych diodach LED, diody LED QD generują światło białe o czystej barwie ponieważ barwy składowe emitowane są tylko w wąskiej części widma. Ta wąskopasmowa emisja barw składowych umożliwia tworzenie światła białego o wysokiej jakości o ściśle określonej temperaturze barwowej i właściwościach optycznych poprzez łączenie niebieskiej diody LED z diodą QD generującą światło o innych barwach. Kropki kwantowe są łatwe do wykonania, a barwa emitowanego przez nie światła może być zmieniana w dogodny sposób dzięki zwiększaniu rozmiarów cząstek półprzewodnika. Dzięki zmianom stężenia płynu możliwe jest tworzenie diod LED QD generujących światło ciepło białe jak w żarówkach lub chłodno białe, jak w niektórych lampach fluorescencyjnych.
