Светодиод толщиной с бумагу светит как солнце в помещении
Со времен Эдисона лампочки сильно изменились, но мало кого можно спутать с обоями. Теперь исследователи из Китая разработали светоизлучающий диод (LED), настолько тонкий, что его можно наклеить на стену, как наклейку, и он светится с таким же теплом. Прорыв, опубликованный в ACS Applied Materials & Interfaces, может изменить наше представление об освещении помещений, от успокаивающего домашнего освещения до удобных для глаз дисплеев. Создание света, который ощущается как дневной свет Задача, по мнению команды, заключалась в том, чтобы воспроизвести полный цветовой спектр естественного солнечного света в гибкой, эффективной и невероятно тонкой форме. Типичные светодиоды могут быть яркими, но часто слишком синими, нарушая циркадные ритмы. Для решения этой проблемы группа во главе с Лэй Ченом и Сянхуа Ваном обратилась к квантовым точкам — наноразмерным полупроводникам, известным своими настраиваемыми цветами. Они синтезировали красные, желто-зеленые и синие квантовые точки, каждая из которых покрыта несколькими цинк-серными оболочками для стабилизации производительности. Смесь производила белый свет, удивительно близкий к собственному рисунку излучения Солнца. Слои этих точек были уложены проводящими материалами толщиной всего в десятки нанометров, образуя полноценное устройство тоньше человеческого волоса. Он излучает свет с индексом цветопередачи выше 92, что означает, что объекты предстают в почти истинных цветах под его свечением.
«Эта работа демонстрирует возможность создания ультратонких светодиодов на квантовых точках большой площади, которые точно соответствуют солнечному спектру», — говорит Сянхуа Ван. «Эти устройства могут обеспечить следующее поколение удобных для глаз дисплеев, адаптивное внутреннее освещение и даже настраиваемые источники по длине волны для садоводства или оздоровительных приложений». В отличие от многих экспериментальных светодиодов, требующих высокого напряжения, прототипы команды достигли оптимальной яркости всего от 8 до 11,5 вольт. При таких настройках белый свет слегка склонялся к красным длинам волн, смягчая общий оттенок — особенность, которая, как известно, улучшает сон и снижает нагрузку на глаза. Еще более впечатляет то, что 80 процентов из 26 протестированных устройств превысили порог яркости, характерный для коммерческих компьютерных мониторов. Освещение будущего дизайна и здоровья Последствия выходят далеко за рамки технической новизны. Ультратонкие, теплые светодиоды могут быть вплетены в архитектурные поверхности или гибкую электронику, освещая пространства без видимых светильников. Представьте себе потолки, мебель или даже изогнутые экраны, которые излучают свет дневного качества одним щелчком выключателя. Исследователи подчеркивают, что технология также может быть настроена на различные длины волн, потенциально способствуя росту растений или регулированию настроения человека.
Хотя идея «солнечного света на вашей стене» может звучать поэтично, физика строга. Cu(In,Ga)S команды2 Квантовые точки, покрытые тройными оболочками ZnS, достигали до 91,7 процента спектрального сходства с солнечным светом в ключевом диапазоне 450–700 нанометров. Эта точность делает эти светодиоды на квантовых точках одними из самых естественно выглядящих искусственных источников света из когда-либо созданных. «WLED излучает теплый белый свет с цветовой температурой 3000 K, цветностью CIE (0,4228, 0,4287) и индексом цветопередачи (CRI) Ra 92,4», — пишут авторы. «Его сходство с солнечным спектром достигает 91,7% в области длин волн 450–700 нм». По мере того, как твердотельное освещение продолжает развиваться, команда представляет себе масштабируемые методы производства для коммерческого и промышленного использования. Если это будет реализовано, это может ознаменовать начало новой эры в освещении, в которой тонкие панели пропускают солнечный свет в помещение без тепла, бликов и усталости. В мире, который все больше освещается экранами и светодиодами, возвращение к чему-то, что ощущается как солнце, может стать самым большим обновлением для человека.