Znajdź zawartość

Dziurawe może być lepsze - tak można podsumować nową technologię produkcji świecących diod, opracowaną przez akademickich inżynierów. Dzięki niej popularne LEDy mogą się stać nawet dwa razy wydajniejsze. Produkowane diody oparte są o cienkie błony z azotku galu (GaN), które są odpowiedzialne za powstawanie światła. Ich jasność jednak mocno zależy od doskonałości krystalicznej struktury azotku galu, nieuniknione defekty (czyli przesunięcia) sieci krystalicznej powodują znaczący spadek jasności. Dlatego w wielu laboratoriach toczą się badania nad produkcją doskonalszych kryształów. Salah Bedair i Nadia El-Masry z North Carolina State University uporali się z nimi w prostszy sposób. W błonie z GaN o grubości dwóch mikrometrów umieścili duże (w tej skali) puste przestrzenie o długości dwóch mikrometrów i średnicy ćwierć mikrometra. Wypełniały one połowę grubości błony. Defekty sieci krystalicznej wędrują zawsze do góry, aż do powierzchni błony, rzutując na jej sprawność. Jednak w tak przygotowanej błonie defekty zatrzymywały się w warstwie pustych przestrzeni, które działały jak pułapki. Dzięki temu do powierzchni docierało znacznie mniej defektów. W ten sposób ilość defektów na centymetrze kwadratowym błony spadła ze (średnio) 1010 do 107. Wprowadzenie pomysłu do masowego zastosowania będzie wymagało dodatkowego kroku technologicznego, ale pozwoli na zmniejszenie ilości defektów o dwa do trzech rzędów wielkości, co przełoży się nawet na dwukrotnie większą jasność przy tym samym poborze prądu - zwłaszcza w przypadku diod niskonapięciowych i świecących w ultrafiolecie.

Naukowcy z Cambridge University opracowali nowy sposób produkcji LED, dzięki któremu dziesięciokrotnie potanieją diody zapewniające olbrzymie oszczędności energii i mogące służyć przez kilkadziesiąt lat. Mowa tutaj o diodach, w których wykorzystano azotek galu (GaN), sztucznie uzyskiwany półprzewodnik, zapewniający jasne światło przy niewielkim zużyciu energii. Diody te pozwalają obniżyć rachunki za oświetlanie o 75% w ciągu 5 lat. Nowe diody świecą przez 100 000 godzin. Jeśli zatem średnio będziemy zapalali je na 4,5 godziny w ciągu doby, to wystarczą na... 60 lat. Tego typu diody mogą w końcu trafić do naszych domów, gdyż uczeni z Cambridge opracowali nową metodę produkcji azotku galu. Zamiast, jak się to robi obecnie, hodować go na szafirze, wykorzystali oni krzemowe plastry. Cena jednej diody produkowanej nową techniką nie przekraczałaby 3 dolarów. Naukowcy wyliczają, że gdyby zastosować diody GaN LED w każdym domu i biurze Wielkiej Brytanii, to energia potrzebna na oświetlenie nie stanowiłaby 20%, a 5% całości energii zużywanej w Zjednoczonym Królestwie. Oszczędności byłyby równe wyłączeniu 8 elektrowni. Kolejne zalety GaN LED to natychmiastowe osiąganie przez nie maksymalnej jasności oraz możliwość stosowania ściemniaczy światła. Diody GaN już pracują. Wykorzystano je do oświetlenia Pałacu Buckingham oraz Clifton Suspension Bridge. Zaczynają pojawiać się w lampach błyskowych aparatów, telefonach komórkowych, światłach do rowerów, w oświetleniu autobusów czy samolotów. Ponadto światło ultrafioletowe emitowane przez GaN LED pomaga w oczyszczaniu wody i działa bakteriobójczo w szpitalach. Teraz mogą trafić też do naszych domów.