Οι κβαντικές κουκίδες κάνουν πιο ευχάριστο το φως των LED

Πηγή: Associated Press, 13 Μαΐου 2009

Η δίοδος εκπομπής φωτός (LED) είναι η κυριότερη υποψήφια συσκευή για την αντικατάσταση των ενεργοβόρων λαμπτήρων πυρακτώσεως, αλλά έχει μερικά μειονεκτήματα. Μπορούν να παρέχουν ένα ευχάριστο ζεστό φως ή να είναι υψηλής ενεργειακής απόδοσης, αλλά δεν έχουν τη δυνατότητα να προσφέρουν και τα δύο ταυτόχρονα.

Τελευταία δύο μικρές εταιρείες έδειξαν ότι ένας λαμπτήρας LED μπορεί να είναι ταυτόχρονα και πολύ αποδοτικός σε κατανάλωση ενέργειας και να παράγει φως παρόμοιο με αυτό ενός συνήθους λαμπτήρα αλογόνου ή βολφραμίου.

Οι LED σαν λάμπα εκπέμπουν φως μέσα από ένα λεπτό στρώμα κβαντικών κουκίδων,  διάσπαρτα σωματίδια πολύ μικρά αλλά με μέγεθος ελεγχόμενο. Όταν το φως τα κτυπάει, εκπέμπουν φως με διαφορετικό χρώμα, όπως και η "φωσφορούχος" στρώση ενός σωλήνα φθορισμού. Η μαγεία των κβαντικών κουκίδων είναι ότι το χρώμα που εκπέμπουν μπορεί να ελεγχθεί με μεγάλη ακρίβεια ανάλογα με το μέγεθος τους, πράγμα το οποίο σημαίνει λιγότερη σπατάλη ενέργειας και πιο ευχάριστο χρώμα.

Οι κουκίδες είναι τόσο μικρές που περισσότερες από 10.000 από αυτές θα μπορούσαν να έχουν το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας.

Ο λαμπτήρας κβαντικού φωτός φτιάχτηκε από την εταιρεία Nexxus, η οποία ανέφερε θα προχωρήσει σε πωλήσεις στα τέλη του τρέχοντος έτους σε μια ακόμη απροσδιόριστο τιμή. Η Nexxus ήδη πωλεί μια εκδοχή του χωρίς κβαντικές κουκίδες, που του χαρίζει ένα μπλε φως, για περίπου $100.

Το πιο ευχάριστο φως που παράγεται από κβαντικές κουκίδες LEDs θα μπορούσε να αντικαταστήσει τους συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού, οι οποίες είναι υψηλής ενεργειακής απόδοσης αλλά δεν έχουν κερδίσει έως τώρα τους καταναλωτές, δήλωσε ο Bill Blackley, αντιπρόεδρος της Nexxus.

"Εκατό χρόνια έχουν περάσει περίπου από την ανακάλυψη τους. Αλλά οι άνθρωποι θέλουν το φως των κοινών λαμπτήρων," είπε ο Blackley.

Δεδομένης της υψηλής τιμής των λαμπτήρων LED, η κύρια χρήση τους μέχρι τώρα περιορίστηκε στα εστιατόρια και ξενοδοχεία, όπου η μακροβιότητα τους είναι αντίδοτο στο κόστος τους. Η Nexxus λέει ότι οι λαμπτήρες της κρατούν μέχρι και 25 φορές περισσότερο από τις εναλλακτικές λύσεις των λαμπτήρων αλογόνου.

Οργανικοί δίοδοι εκπομπής φωτός (OLED) χαμηλής κατανάλωσης

Γερμανοί ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα πηγή φωτός χρησιμοποιώντας οργανικές διόδους εκπομπής φωτός (OLED), που έχουν μεγάλη ενεργειακή απόδοση σε σχέση με τους συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού.

Οι λαμπτήρες LED που χρησιμοποιούν LED με ημιαγωγούς από πυρίτιο προσφέρουν υψηλή απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής και ήδη έχουν βρει πολλές εφαρμογές, από τα φανάρια των νέων αυτοκινήτων έως τις φωτεινές ενδείξεις διαφόρων συσκευών.

Οι οργανικοί δίοδοι OLED είναι κατασκευασμένες από ένα πολυμερές (οργανική ένωση) τοποθετημένο πάνω στα LED σαν μια λεπτή μεμβράνη ενώ είναι και ευέλικτη.

Η τεχνολογία OLED που ήδη χρησιμοποιείται για οθόνες στις κάμερες και τα τηλέφωνα είναι επίσης δημοφιλής για την εξαιρετική απόδοση των χρωμάτων και την εξαιρετική αντίθεση. Θα χρησιμοποιούνται σε λίγο και σε μεγαλύτερες επιφάνειες, όπως οι τηλεοράσεις.

Πιο πρόσφατα, οι επιστήμονες έχουν συγκεντρώσει τις προσπάθειές τους στην απόκτηση λευκού φωτός χρησιμοποιώντας OLED.

Με την τροποποίηση της δομής της διόδου για τη μείωση των εσωτερικών απωλειών καθώς και με την αύξηση του αριθμού των φωτονίων που εκλύουν, ο Sebastian Reineke και οι συνάδελφοί του στο Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Φωτοφυσικής στην Δρέσδη έχει φτιάξει OLED 90 Lumens ανά Watt ηλεκτρικής ενέργειας, έναντι 15 Lumens για τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και μεταξύ 50 και 70 για τους συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού.

Οι συσκευές OLED λευκού φωτός στην πραγματικότητα συνδυάζουν φωτοδιόδους τριών χρωμάτων - μπλε, κόκκινο, πράσινο - για να παράγουν αυτό που το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται ως φυσικό, ηλιακό φως.

"Τα OLED εκτός από την τηλεόραση, που είναι σημαντικό να έχουμε καλύτερη ενεργειακή απόδοση, θα είναι σημαντικά και για τον φωτισμό", λέει ο Reineke.

"Στην αρχή θα έχουμε τεχνητό φωτισμό για ολόκληρο το δωμάτια, για την ανάγνωση ή για λάμπες φωτισμού στα αυτοκίνητα. Ο φωτισμός οδών θα είναι επίσης δυνατός, αλλά απαιτεί μια εντελώς νέα σχεδίαση," αναφέρει ο Reineke.

Για μια ευρεία χρήση των νέων αυτών φωτεινών πηγών, θα πρέπει να ξεπεραστούν δύο ακόμα εμπόδια. Η ζωή της μιας από τις συνιστώσες του, η δίοδος εκπομπής μπλε φωτός θα πρέπει να αυξηθεί καθώς και το κόστος παραγωγής τους να μειωθεί, τονίζουν οι Γερμανοί.