التطورات الجديدة في مواد الإضاءة LED
في المنازل وأماكن العمل والأماكن العامة، حلت إضاءة LED بشكل متزايد محل المصابيح المتوهجة التقليدية وأنابيب الفلورسنت في السنوات الأخيرة. تعتبر الثنائيات الباعثة للضوء، أو مصابيح LED، أكثر متانة، وتنتج حرارة أقل، وتستخدم طاقة أقل من الإضاءة التقليدية. ومع ذلك، قد تكون هناك آثار بيئية نتيجة تصنيعها والتخلص منها. من أجل تعزيز تكنولوجيا LED وجعلها أكثر استدامة، يبحث المنتجون والأكاديميون دائمًا عن مواد وطرق جديدة.
الجرافين عبارة عن مادة كربونية رقيقة جدًا وقوية ومرنة، مما يجعلها واحدة من أكثر المواد الواعدة لمصابيح LED. بسبب موصليته الضوئية والكهربائية الفائقة، يعد الجرافين خيارًا جيدًا للأجهزة الإلكترونية الضوئية مثل مصابيح LED. يمكن استبدال أكسيد قصدير الإنديوم (ITO)، وهو مكلف وهش، بالجرافين كقطب كهربائي شفاف في تطبيقات LED، كما أظهر الباحثون سابقًا. قد تنجم الكفاءة الأعلى والتكاليف المنخفضة لتصنيع LED عن الأقطاب الكهربائية القائمة على الجرافين.
البيروفسكايت هو مادة أخرى تبشر بالخير لتطوير تكنولوجيا LED. يحتوي مركب معدني يسمى البيروفسكايت على بنية بلورية خاصة تسمح له بامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى طاقة كهربائية. بدأ الباحثون في النظر في استخدام الخلايا الشمسية القائمة على البيروفسكايت في مصابيح LED بسبب معدلات كفاءتها الممتازة. وجدت مجموعة من الباحثين من جامعة كامبريدج في عام 2018 أن جسيمات البيروفسكايت النانوية قد تعمل على تحسين لون مصابيح LED وسطوعها. واكتشفوا أن الضوء الأزرق الزائد يمكن أن تمتصه جزيئات البيروفسكايت ويعاد إصداره كضوء أحمر أو أخضر، مما ينتج ألوانًا أكثر حيوية ونقاء. وقد تنجم كفاءة أكبر ودقة ألوان أكبر عن استخدام البيروفسكايت كطبقة فوسفورية في مصابيح LED.
المواد العضوية، والمعروفة أيضًا باسم OLEDs (الثنائيات العضوية الباعثة للضوء)، هي فئة أخرى من المواد التي لديها القدرة على تحويل إضاءة LED بالكامل. عندما يتم توفير تيار كهربائي، فإن المواد الكيميائية المعتمدة على الكربون المستخدمة في تصنيع OLEDs تنتج الضوء. على الرغم من أن شاشات OLED تستخدم حاليًا في شاشات صغيرة مثل تلك الموجودة في الهواتف الذكية، إلا أن الباحثين يبحثون في استخدامها في تطبيقات الإضاءة الأكبر. بالمقارنة مع مصابيح LED التقليدية، توفر مصابيح OLED عددًا من المزايا، بما في ذلك القدرة على إنتاج الضوء في جميع الاتجاهات، مما ينتج عنه توهج أكثر اتساقًا. إنها مثالية لتصميمات الإضاءة المعمارية لأنها مرنة وشفافة.
يعد العمر المحدود للمواد العضوية، والتي قد تتدهور بسرعة وتفقد سطوعها تدريجيًا، إحدى مشكلات تقنية OLED. ومن ناحية أخرى، يقوم العلماء بإنتاج مواد كيميائية جديدة أكثر متانة واستقرارا. تم إنشاء نوع جديد من مواد OLED التي يمكن أن تعيش لفترة أطول بأربع مرات من OLEDs التقليدية في عام 2020 من قبل باحثين في جامعة ميشيغان. لإنشاء بنية بلورية صلبة، تجمع المادة الجديدة بين الأيونات المعدنية والروابط العضوية. قد تؤدي هذه المجموعة الجديدة من المواد إلى إنتاج شاشات OLED أكثر قوة وفعالية، بالإضافة إلى فرص جديدة للتصميم المعماري وتصميم الإضاءة.
النقاط الكمومية، وهي جزيئات صغيرة من أشباه الموصلات لديها القدرة على إنتاج الضوء في مجموعة متنوعة من الألوان، هي مادة جديدة أخرى لإضاءة LED. بالمقارنة مع الفوسفورات التقليدية، توفر النقاط الكمومية مجموعة أكبر من الألوان ودقة ألوان فائقة عند استخدامها كمادة فوسفورية في إضاءة LED. يمكن زيادة فعالية إضاءة LED البيضاء عن طريق ضبط النقاط الكمومية لإنتاج الضوء فقط في النطاق الطيفي الأزرق. ويتم أيضًا دراسة النقاط الكمومية لاستخدامها في أنظمة الإضاءة الذكية، والتي قد تكون قادرة على تعديل سطوعها ودرجة حرارة اللون لتناسب الإعدادات والحالات المزاجية المختلفة.
البلورات النانوية، والتي يمكن استخدامها للتحكم في خصائص الضوء، والجسيمات الدقيقة والنانوية، التي يمكن أن تعزز تشتت الضوء وتقلل من الوهج، هي مواد أخرى قد يكون لها تأثير على إضاءة LED في المستقبل. تفتح هذه المواد الجديدة خيارات جديدة للتصميم والكفاءة والاستدامة لإضاءة LED.
باختصار، تطورت إضاءة LED بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة وحلت محل الإضاءة التقليدية في العديد من التطبيقات. ومع ذلك، يجب علينا أن نستمر في البحث عن مواد وتقنيات جديدة لتحسين إضاءة LED لأسباب مالية وبيئية بينما نعمل نحو مستقبل أكثر استدامة. ولحسن الحظ، يقوم العلماء والمنتجون بالفعل بإنشاء وتقييم مواد جديدة مثل الجرافين، والبيروفسكايت، و OLEDs، والنقاط الكمومية، والبلورات النانوية، والتي ستستمر في التأثير على إضاءة LED في المستقبل.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/led-sensor-light-bulb/smart-sensor-led-light-bulb.html
