Uutta kehitystä LED-valomateriaalien alalla
LED-valaistus on viime vuosina syrjäyttänyt kodeissa, työpaikoilla ja julkisissa tiloissa yhä enemmän perinteiset hehkulamput ja loisteputket. Light-emitting diodit eli LEDit ovat kestävämpiä, tuottavat vähemmän lämpöä ja kuluttavat vähemmän energiaa kuin perinteinen valaistus. Niiden valmistuksella ja hävittämisellä voi kuitenkin olla ympäristövaikutuksia. Tehostaakseen LED-teknologiaa ja tehdäkseen siitä kestävämpää, tuottajat ja tutkijat etsivät jatkuvasti uusia materiaaleja ja menetelmiä.
Grafeeni on hiilipohjainen aine, joka on erittäin ohutta, vahvaa ja joustavaa, joten se on yksi lupaavimmista LED-materiaaleista. Ylivertaisen optisen ja sähkönjohtavuutensa ansiosta grafeeni on hyvä valinta optoelektronisiin laitteisiin, kuten LEDeihin. Indiumtinaoksidi (ITO), joka on kallis ja hauras, voidaan korvata grafeenilla läpinäkyvänä elektrodina LED-sovelluksissa, kuten tutkijat ovat aiemmin osoittaneet. Grafeenipohjaiset elektrodit voivat parantaa tehokkuutta ja alentaa LED-valmistuksen kustannuksia.
Perovskiitti on toinen aine, jolla on lupaus LED-tekniikan edistämiseksi. Mineraaliyhdisteellä, jota kutsutaan perovskiitiksi, on erityinen kiderakenne, jonka avulla se imee auringonvaloa ja muuttaa sen sähkövoimaksi. Tutkijat alkavat tarkastella perovskiittipohjaisten aurinkokennojen käyttöä LED-valoissa niiden erinomaisten hyötysuhteiden vuoksi. Cambridgen yliopiston tutkijaryhmä havaitsi vuonna 2018, että perovskiitin nanohiukkaset saattavat parantaa LEDien väriä ja kirkkautta. He havaitsivat, että perovskiittihiukkaset voivat absorboida ylimääräisen sinisen valon ja säteillä uudelleen punaisena tai vihreänä valona, mikä tuottaa elävämpiä ja puhtaampia sävyjä. Perovskiitin käyttäminen loisteainekerroksena LED-valoissa saattaa olla vieläkin parempi tehokkuus ja väritarkkuus.
Orgaaniset materiaalit, jotka tunnetaan myös nimellä OLED (orgaaniset valoa emittoivat diodit), ovat toinen materiaaliluokka, joka voi muuttaa LED-valaistuksen täysin. Kun sähkövirta syötetään, hiilipohjaiset kemikaalit, joita käytetään OLEDien valmistukseen, tuottavat valoa. Vaikka OLED-valoja käytetään tällä hetkellä pienissä näytöissä, kuten älypuhelimissa, tutkijat harkitsevat niiden käyttöä suuremmissa valaistussovelluksissa. Perinteisiin LEDeihin verrattuna OLED-lampuilla on useita etuja, mukaan lukien kyky tuottaa valoa kaikkiin suuntiin ja tuottaa tasaisemman hehkun. Ne sopivat täydellisesti arkkitehtonisiin valaistussuunnitelmiin, koska ne ovat joustavia ja läpikuultavia.
Yksi OLED-tekniikan ongelmista on orgaanisten materiaalien rajallinen käyttöikä, joka voi heiketä nopeasti ja heikentää vähitellen kirkkautta. Toisaalta tutkijat luovat uusia kemiallisia aineita, jotka ovat kestävämpiä ja vakaampia. Michiganin yliopiston tutkijat loivat vuonna 2020 uudenlaisen OLED-materiaalin, joka voi elää jopa neljä kertaa pidempään kuin perinteiset OLEDit. Kiinteän kiteisen rakenteen luomiseksi uusi materiaali yhdistää metalli-ioneja orgaanisten ligandien kanssa. Tämä uusi materiaaliperhe voi johtaa OLEDeihin, jotka ovat kestävämpiä ja tehokkaampia, sekä uusia mahdollisuuksia arkkitehtuuri- ja valaistussuunnitteluun.
Kvanttipisteet, jotka ovat pieniä puolijohdehiukkasia, jotka pystyvät tuottamaan valoa eri sävyissä, ovat toinen uusi materiaali LED-valaistukseen. Perinteisiin loisteaineisiin verrattuna kvanttipisteet tarjoavat suuremman värivalikoiman ja erinomaisen väritarkkuuden, kun niitä käytetään loistemateriaalina LED-valaistuksessa. Valkoisen LED-valaistuksen tehokkuutta voidaan lisätä virittämällä kvanttipisteitä tuottamaan valoa vain sinisellä spektrikaistalla. Kvanttipisteitä tutkitaan myös älykkäissä valaistusjärjestelmissä, jotka saattavat pystyä muokkaamaan kirkkautta ja värilämpötilaa erilaisiin asetuksiin ja tunnelmiin sopivaksi.
Nanokiteet, joita voidaan käyttää valon ominaisuuksien säätelyyn, sekä mikro- ja nanohiukkaset, jotka voivat tehostaa valon hajoamista ja vähentää häikäisyä, ovat muita materiaaleja, jotka voivat tulevaisuudessa vaikuttaa LED-valaistukseen. Nämä uudet materiaalit tarjoavat uusia suunnittelu-, tehokkuus- ja kestävyysvaihtoehtoja LED-valaistukseen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että LED-valaistus on kehittynyt merkittävästi viime vuosina ja syrjäyttänyt perinteisen valaistuksen useissa sovelluksissa. Meidän on kuitenkin jatkettava uusien materiaalien ja tekniikoiden etsimistä LED-valaistuksen parantamiseksi sekä taloudellisista että ympäristöllisistä syistä, kun työskentelemme kohti kestävämpää tulevaisuutta. Onneksi tutkijat ja tuottajat luovat ja arvioivat jo uusia materiaaleja, kuten grafeenia, perovskiittia, OLED:itä, kvanttipisteitä ja nanokiteitä, jotka vaikuttavat LED-valaistukseen myös tulevaisuudessa.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
