Türk Bilim İnsanı Yüksek Verimlilik Sergileyen Beyaz LED’ler Geliştirmeyi Başardı. Koç Üniversitesi akademisyeni Sedat Nizamoğlu ve ekibi, bir katı madde içine gömülmek yerine çözelti içinde asılı kalan kuantum noktaları sayesinde yüksek verimlilik sergileyen nanomalzeme esaslı beyaz LED’ler yarattılar. Yeni LED’ler evler, ofisler ve televizyonlar için enerji verimli bir aydınlatma kaynağı sunabilir.
Geliştirilen LED’ler watt başına 105 lümenlik rekor bir ışık verimliliği gösteriyor. Araştırmacıların teorik hesaplamaları, sıvı LED’lerin ışık veriminin 200 lm / W’nin üzerine çıkabileceğini öngörmüştür ve bu da onları evler, ofisler ve televizyonlar için umut verici bir enerji tasarruflu aydınlatma kaynağı haline getirebilir.
Araştırma ekibinin lideri Sedat Nizamoğlu, “Verimli LED’lerin enerji tasarrufu ve çevreyi korumak için güçlü bir potansiyeli var. Geleneksel aydınlatma kaynaklarının LED’ler ile değiştirilmesi, tüketilen küresel elektriği yarıdan daha fazla azaltacaktır. Bu azalma 230 adet 500 megavatlık kömür santralinden elde edilen elektriğe eşittir ve sera gazı emisyonlarını 200 milyon ton azaltabilir” diyor.
Yeni LED’ler, kuantum noktaları olarak adlandırılan nano boyutlu yarı iletken parçacıkların bir solüsyonu ile doldurulmuş esnek lenslerle birlikte piyasada satılan mavi LED’leri kullanır.
Nizamoğlu, “Yeni LED’lerimiz diğer kuantum nokta tabanlı beyaz LED’lerden daha yüksek bir verimlilik seviyesine ulaştı. Kuantum noktaları ve yeni LED’leri yapmak için sentez ve üretim yöntemleri kolay, ucuz ve seri üretim için uygulanabilir” dedi.
Kuantum noktaların avantajları
Günümüzün LED’leri ile beyaz ışık yaratmak için mavi ve sarı ışık, mavi LED’lere sarımsı fosfor bazlı bir kaplama eklenerek birleştirilir. Fosforların geniş bir emisyon aralığına sahip olması nedeniyle, üretilen beyaz ışığın özelliklerini hassas bir şekilde ayarlamak zordur.
Fosforlardan farklı olarak, kuantum noktaları saf renkler üretir, çünkü bunlar sadece spektrumun dar bir kısmında yayılır. Bu dar emisyon, mavi LED ile farklı renkler oluşturan kuantum noktalarını birleştirerek hassas renk sıcaklıkları ve optik özellikleriyle yüksek kaliteli beyaz ışık yaratılmasını mümkün kılar. Kuantum noktalar da kolay bir şekilde yapılabilmesi avantajını getirmekte ve yarı iletken parçacıklarının büyüklüğünü arttırarak emisyonlarının rengi kolaylıkla değiştirilebilmektedir. Ayrıca kuantum noktaları, akkor ampuller gibi sıcak beyaz ışık kaynaklarının veya dahil edilen kuantum noktalarının konsantrasyonunu değiştirerek tipik floresan lambaları gibi soğuk beyaz kaynaklar üretmek için avantajlı bir şekilde kullanılabilir.
Verimli beyaz LED’ler yapmak, mavi ışığı verimli şekilde kırmızıya veya yeşile dönüştüren kuantum noktaları gerektirir.
Araştırmacılar, reaksiyonun sıcaklığı ve zamanı gibi en iyi koşulları tanımlamak için 300’den fazla sentez reaksiyonu gerçekleştirmiş ve en iyi verimi sergileyen, farklı renklerde yayılan kuantum noktaları oluşturmuşlardır.
Nizamoğlu, “Beyaz ışık yaratmak, uygun miktarda kuantum noktasını entegre etmeyi gerektirir ve bu da başarılmış olsa bile, beyaza yol açabilecek sonsuz sayıda mavi, yeşil ve kırmızı kombinasyon vardır. Yakın zamanda bildirdiğimiz ve verimli beyaz ışık üretimi için uygun miktarları ve kuantum nokta renklerinin en iyi kombinasyonlarını belirlemek için kullanılan teorik bir yaklaşıma dayanan bir simülasyon geliştirdik” dedi.
Yeni LED’leri yapmak için araştırmacılar, yüksek sıcaklıklarda kadmiyum, selenyum, çinko ve sülfürün karıştırılmasıyla sentezlenen kuantum noktaları çözeltisi ile bir polimer lens ve LED çipi arasındaki boşluğu doldurdular. Araştırmacılar, lensi yapmak için bir çeşit silikon kullanmışlardı çünkü esnekliği, herhangi bir çözelti sızıntısı olmaksızın merceğe çözeltiler enjekte etmesine izin verdi ve malzemenin şeffaflığı gerekli ışık iletimini sağladı.
Bir sonraki adım olarak, araştırmacılar LED’lerin verimliliğini artırmak için çalışıyorlar ve kadmiyum ve kurşunsuz çevre dostu malzemeler kullanarak yüksek verimlilik seviyelerine ulaşmak istiyorlar. Ayrıca, uzun süreli uygulama için kararlı olduklarından emin olmak için farklı koşullar altında sıvı LED’leri incelemeyi planlıyorlar.
Araştırmacılar, Optica’da yüksek verimli beyaz LED’leri nasıl yarattıklarını anlatıyor,
https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-5-7-793
Kaynak : Phys
