פיתוחים חדשים בחומרי אור LED
בבתים, במקומות עבודה ובשטחים ציבוריים, תאורת LED מחליפה יותר ויותר את נורות הליבון הקונבנציונליות וצינורות הפלורסנט בשנים האחרונות. דיודות פולטות אור, או נוריות LED, עמידות יותר, מייצרות פחות חום וצורכות פחות אנרגיה מאשר תאורה רגילה. עם זאת, עשויות להיות השפעות סביבתיות מייצור והשלכה שלהם. על מנת לשפר את טכנולוגיית LED ולהפוך אותה ליותר קיימא, מפיקים ואקדמאים תמיד בוחנים חומרים ושיטות חדשות.
גרפן הוא חומר על בסיס פחמן שהוא מאוד דק, חזק וגמיש, מה שהופך אותו לאחד החומרים המבטיחים ביותר עבור נוריות LED. בגלל המוליכות האופטית והחשמלית המעולה שלו, גרפן הוא בחירה טובה עבור מכשירים אופטו-אלקטרוניים כמו נוריות LED. תחמוצת פח אינדיום (ITO), שהיא יקרה ושבירה, עשויה להיות מוחלפת בגרפן כאלקטרודה שקופה ביישומי LED, כפי שהוכיחו חוקרים בעבר. יעילות גבוהה יותר ועלויות מופחתות לייצור LED עשויות לנבוע מאלקטרודות מבוססות גרפן.
Perovskite הוא חומר נוסף שמפגין הבטחה לקידום טכנולוגיית LED. לתרכובת מינרלית בשם פרובסקיט מבנה גבישי מיוחד המאפשר לו לקלוט את אור השמש ולהפוך אותו לכוח חשמלי. חוקרים מתחילים לבחון שימוש בתאים סולאריים מבוססי פרוסקיט בנוריות LED בגלל שיעורי היעילות המצוינים שלהם. קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' מצאה בשנת 2018 שחלקיקי ננו-פרוסקיט עשויים לשפר את הצבע והבהירות של נוריות ה-LED. הם גילו שעודפי אור כחול יכולים להיספג על ידי חלקיקי הפרובסקיט ולפלוט מחדש כאור אדום או ירוק, וליצור גוונים חיים וטהורים יותר. יעילות רבה יותר ואמינות צבעים עשויים לנבוע משימוש בפרוסקיט כשכבת זרחן בנוריות LED.
חומרים אורגניים, הידועים גם כ-OLEDs (דיודות פולטות אור אורגניות), הם סוג נוסף של חומרים שיש להם פוטנציאל לשנות לחלוטין את תאורת ה-LED. כאשר מסופק זרם חשמלי, כימיקלים מבוססי פחמן המשמשים לייצור OLED מפיקים אור. למרות שכיום משתמשים ב-OLED במסכים זעירים כמו אלה שרואים בסמארטפונים, חוקרים בוחנים את השימוש בהם ביישומי תאורה גדולים יותר. בהשוואה לנוריות LED קונבנציונליות, נוריות OLED מספקות מספר יתרונות, כולל היכולת להפיק אור לכל הכיוונים, לייצר זוהר עקבי יותר. הם מושלמים עבור עיצובי תאורה אדריכליים מכיוון שהם גמישים ושקופים.
אורך החיים המוגבל של חומרים אורגניים, שעלולים להידרדר במהירות ולאבד בהדרגה בהירות, היא אחת הבעיות בטכנולוגיית OLED. מצד שני, מדענים יוצרים חומרים כימיים חדשים שהם עמידים ויציבים יותר. סוג חדש של חומר OLED שיכול לחיות עד פי ארבעה מזה של OLEDs מסורתיים נוצר בשנת 2020 על ידי חוקרים מאוניברסיטת מישיגן. כדי ליצור מבנה מוצק וגבישי, החומר החדש משלב יוני מתכת עם ליגנדים אורגניים. משפחה חדשה זו של חומרים עשויה להביא ל-OLEDs חזקים ויעילים יותר, כמו גם הזדמנויות חדשות לעיצוב אדריכלי ותאורה.
נקודות קוונטיות, שהן חלקיקי מוליכים למחצה קטנים בעלי יכולת להפיק אור במגוון גוונים, הן חומר חדש נוסף לתאורת LED. בהשוואה לזרחנים קונבנציונליים, נקודות קוונטיות מספקות מגוון גדול יותר של צבעים ואמינות צבעים מעולה כשהן מנוצלות כחומר זרחני בתאורת LED. ניתן להגביר את האפקטיביות של תאורת LED לבנה על ידי כוונון נקודות קוונטיות להפקת אור רק בפס הספקטרלי הכחול. נקודות קוונטיות נחקרות גם לשימוש במערכות תאורה חכמות, אשר עשויות להיות מסוגלות לשנות את הבהירות וטמפרטורת הצבע שלהן כדי להתאים להגדרות ולמצבי רוח שונים.
ננו-גבישים, אשר עשויים לשמש לשליטה במאפייני האור, ומיקרו-חלקיקים וננו-חלקיקים, שיכולים לשפר את פיזור האור ולהפחית את הסנוור, הם חומרים נוספים שעשויים להשפיע על תאורת LED בעתיד. חומרים חדשים אלה פותחים אפשרויות עיצוב חדשות, יעילות וקיימות עבור תאורת LED.
לסיכום, תאורת לד התקדמה משמעותית בשנים האחרונות והחליפה את התאורה הקונבנציונלית במספר יישומים. עם זאת, עלינו להמשיך ולחפש חומרים וטכנולוגיות חדשות לשיפור תאורת LED הן מסיבות פיננסיות והן מסיבות סביבתיות כאשר אנו פועלים לקראת עתיד בר קיימא יותר. למרבה המזל, מדענים ומפיקים כבר יוצרים ומעריכים חומרים חדשים כמו גרפן, פרוסקיט, OLEDs, נקודות קוונטיות וננו-גבישים, שימשיכו להשפיע על תאורת LED בעתיד.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
