LED-valgusmaterjalide uued arengud
Kodudes, töökohtadel ja avalikes kohtades on LED-valgustid viimastel aastatel üha enam asendanud tavapäraseid hõõglampe ja luminofoorlampe. Valgusdioodid ehk LED-id on vastupidavamad, toodavad vähem soojust ja kasutavad vähem energiat kui tavaline valgustus. Siiski võib nende tootmine ja kõrvaldamine avaldada keskkonnamõjusid. LED-tehnoloogia täiustamiseks ja jätkusuutlikumaks muutmiseks otsivad tootjad ja akadeemikud pidevalt uusi materjale ja meetodeid.
Grafeen on süsinikupõhine aine, mis on väga õhuke, tugev ja paindlik, mistõttu on see üks paljutõotavamaid materjale LED-ide jaoks. Suurepärase optilise ja elektrijuhtivuse tõttu on grafeen hea valik optoelektrooniliste seadmete, näiteks LED-ide jaoks. Indium-tinaoksiidi (ITO), mis on kulukas ja habras, võib LED-rakendustes asendada grafeeniga läbipaistva elektroodina, nagu teadlased on varem näidanud. Grafeenil põhinevad elektroodid võivad põhjustada LED-i tootmise suuremat efektiivsust ja väiksemaid kulusid.
Perovskiit on veel üks aine, mis on paljutõotav LED-tehnoloogia edendamiseks. Mineraalühendil nimega perovskiit on spetsiaalne kristalliline struktuur, mis võimaldab tal neelata päikesevalgust ja muuta selle elektrienergiaks. Teadlased on hakanud uurima perovskiidil põhinevate päikesepatareide kasutamist LED-ides nende suurepäraste efektiivsusmäärade tõttu. Cambridge'i ülikooli teadlaste rühm leidis 2018. aastal, et perovskiidi nanoosakesed võivad parandada LED-ide värvi ja heledust. Nad avastasid, et üleliigset sinist valgust võivad perovskiidiosakesed neelata ja uuesti kiirata punase või rohelise valgusena, tekitades erksamaid ja puhtamaid toone. Perovskiidi kasutamine LED-ides fosforikihina võib olla veelgi suurem tõhusus ja värvitruudus.
Orgaanilised materjalid, tuntud ka kui OLED (orgaanilised valgust kiirgavad dioodid), on veel üks materjalide klass, millel on potentsiaal LED-valgustit täielikult muuta. Kui toidetakse elektrivoolu, toodavad OLED-ide valmistamiseks kasutatavad süsinikupõhised kemikaalid valgust. Kuigi OLED-e kasutatakse praegu väikestes ekraanides, nagu nutitelefonides, uurivad teadlased nende kasutamist suuremates valgustusrakendustes. Võrreldes tavaliste LED-idega on OLED-idel mitmeid eeliseid, sealhulgas võime toota valgust igas suunas, tekitades ühtlasema sära. Need sobivad ideaalselt arhitektuurse valgustuse jaoks, kuna need on paindlikud ja läbipaistvad.
Orgaaniliste materjalide piiratud kasutusiga, mis võib kiiresti halveneda ja järk-järgult heledust kaotada, on üks OLED-tehnoloogia probleeme. Teisest küljest loovad teadlased uusi keemilisi aineid, mis on vastupidavamad ja stabiilsemad. Michigani ülikooli teadlased lõid 2020. aastal uut tüüpi OLED-materjali, mis võib elada kuni neli korda kauem kui traditsioonilised OLED-id. Tahke kristalse struktuuri loomiseks ühendab uudne materjal metalliioone orgaaniliste ligandidega. Selle uue materjalipere tulemuseks võivad olla vastupidavamad ja tõhusamad OLED-id ning uued võimalused arhitektuuri- ja valgustuskujunduseks.
Kvantpunktid, mis on väikesed pooljuhtosakesed, millel on võime toota valgust erinevates toonides, on veel üks uus materjal LED-valgustuse jaoks. Võrreldes tavaliste luminofooridega pakuvad kvantpunktid LED-valgustuses luminofoormaterjalina suuremat värvivalikut ja paremat värvitruudust. Valge LED-valgustuse tõhusust saab suurendada kvantpunktide häälestamisega, et toota valgust ainult sinises spektriribas. Samuti uuritakse kvantpunktide kasutamist nutikates valgustussüsteemides, mis võivad muuta nende heledust ja värvitemperatuuri vastavalt erinevatele seadetele ja meeleoludele.
Nanokristallid, mida saab kasutada valguse omaduste kontrollimiseks, ning mikro- ja nanoosakesed, mis võivad suurendada valguse hajumist ja vähendada pimestamist, on teised materjalid, mis võivad tulevikus LED-valgustust mõjutada. Need uued materjalid avavad LED-valgustuse jaoks uusi disaini, tõhususe ja jätkusuutlikkuse võimalusi.
Kokkuvõtteks võib öelda, et LED-valgustus on viimastel aastatel märkimisväärselt arenenud ja on mitmes rakenduses tavapärase valgustuse välja tõrjunud. Jätkusuutlikuma tuleviku nimel töötades peame aga jätkama uute materjalide ja tehnoloogiate otsimist LED-valgustuse täiustamiseks nii rahalistel kui ka keskkonnaalastel põhjustel. Õnneks loovad ja hindavad teadlased ja tootjad juba uudseid materjale, nagu grafeen, perovskiit, OLED-id, kvantpunktid ja nanokristallid, mis mõjutavad LED-valgustust ka tulevikus.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
