Созданы светодиоды, имитирующие солнечное освещение

Опубликовано: 14.09.2021

Группа ученых из Тайваня разработала конструкцию органических светодиодов, цветовая температура которых изменяется в широких пределах.

Цветовая температура солнечного излучения, напомним, варьируется от 2 500 К на рассвете и 3 250 К на закате до 5 500 К в полдень (8 000 К — в высоких широтах). Современные источники искусственного освещения закрывают разные области этого промежутка: температуре 2 000 К соответствуют свечи, 2 700 К — лампы накаливания, диапазонам 2 500–3 000 и 4 000–5 000 К — люминесцентные лампы. Некоторые светодиоды белого свечения могут охватывать более широкие диапазоны, однако их структура оказывается чересчур сложна для массового изготовления.

Созданный авторами светодиод построен путем соединения отдельных элементов толщиной в несколько нанометров; конструкция предусматривает наличие трех излучающих слоев (красного, синего и зеленого), слоя переноса электронов и слоя, инжектирующего электроны (фторида лития).

Настройка цветовой температуры осуществляется за счет изменения числа электронов и дырок, перемещающихся между определенными слоями, путем повышения прикладываемого напряжения: к примеру, при трех вольтах излучение сосредоточено в красной области, при пяти с половиной становится белым, а при девяти приобретает синий оттенок. Цветовая температура сконструированного светодиода изменяется, таким образом, в диапазоне 2 300–8 200 К; по словам авторов, границы этого диапазона можно сдвигать (называются значения от 1 875–6 030 K до 3 100–18 800 K), варьируя концентрации примесей в слоях. Эффективность светодиода составляет 7,0 и 2,2 лм/Вт при яркости свечения в 100 и 1 000 кд/м2 соответственно.

Как отмечают ученые, в экспериментах они регулировали цветовую температуру вручную, однако создать систему автоматической подстройки будет довольно легко. В будущем авторы планируют повысить эффективность устройства путем замены использованных флуоресцентных материалов на фосфоресцентные.