Светодиоды вне конкуренции

Светодиоды (LED от light -emitting diod) – дешевый и эффективный источник белого света, которые претендует на повсеместное применение. Следующее поколение этих элементов, построенное на органических соединениях, демонстрирует еще большую мощность и может заменить практически любые источники света. А обнаруженное недавно китайскими инженерами свойство диодов позволит добиться большей яркости с меньшими энергозатратами.

Светодиоды обладают самой высокой эффективностью преобразования электрической энергии в фотоны. Обычная лампа накаливания перерабатывает в полезный свет лишь пять процентов потребляемой энергии, в то время как у лучших образцов флуоресцентных источников света этот показатель едва достигает 20.

Диоды же способны конвертировать 30 процентов энергии в свет, и равных им по этому параметру нет. Следовательно, нет и конкуренции. Вместе с тем есть у этих источников света и ряд проблем, которые препятствуют их повсеместному использованию.

Различные виды светодиодов работают на разных волновых частотах, в результате чего светятся разными цветами. Чтобы добиться чистого белого света, инженерам приходится прибегать к различным трюкам. Так, используются несколько LED, которые эмитируют общий свет сложением волн в комбинацию, которая воспринимается человеческим глазом как белая. При использовании одиночного голубого светодиода его покрывают фосфором, который окрашивает сияние в янтарный цвет. В этом случае смешение цветов также воспринимается человеком как единый белый свет.

Эта проблема была окончательно разрешена с появлением органических светодиодов, испускающих два типа фотонов – голубые и янтарные, сложение волн которых дает чистый белый свет. Но вместе с тем возникла очередная проблема, которая мешает новым элементам покинуть стены лабораторий и попасть на производство.

Мощность, подаваемая на органические светодиоды (WOLED), существенно снижает срок жизни устройств, поскольку при излучении постепенно разрушаются содержащиеся внутри органические красители. То же самое происходит в высокоэффективных неорганических светодиодах, где распаду подвергаются сложные соединения, вроде арсенит иридия галлия.

Единственный способ как можно дольше избегать этого – понизить мощность, подаваемую на диод, а, следовательно, уменьшить его яркость. Это автоматически приводит к тому, что LED становятся не пригодны для использования в тех областях деятельности, где требуется высокая плотность света – фотовспышки, осветительные софиты и многое другое.

Преодолеть эту проблемы поможет разработка китайских специалистов из Чанчуньского института прикладной химии, которые объединили два разных светодиода белого света последовательно в одном устройстве. Оказалось, что если объединить в подобной связке яркий LED с высокой потребляемой мощностью и более бледный с малой мощностью, то оба светодиода будут гореть, как первый, а потреблять энергию - как второй.

Обоснование этого феномена ученые еще не представили, однако уже сейчас речь идет о высоком потенциале подобного тандема. С другой стороны, их коллеги из других стран отнеслись к разработке с некоторой настороженностью. По их представлению, сами светодиоды еще обладают запасом развития, поэтому следует в первую очередь повышать качество и эффективность отдельных элементов. Связка же в любом случае потребляет вдвое больше энергии, чем один LED.

Профессор Колин Хэмфри, изучающий физику материалов в Кэмбриджском университете, предполагает, что новые технологии в разработке LED еще будут появляться, и их будущее сможет определить только популярность на рынке подобных устройств. Какое же будущее ждет WOLED – покажут время и объемы продаж.

Павел Урушев