Naukowcy pracują nad nowym typem diody LED, który może w przyszłości zapewnić wyższą wydajność przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów produkcji. Kluczowym elementem opracowywanej technologii są cienkie, rozgałęzione nanodruty, które mają ograniczyć straty światła występujące w tradycyjnych diodach elektroluminescencyjnych.

Światło uwięzione wewnątrz diody LED

Jednym z ograniczeń obecnej technologii LED jest tzw. zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Światło powstające wewnątrz materiału może zostać w nim uwięzione zamiast wydostać się na zewnątrz. W przypadku materiałów stosowanych w konwencjonalnych diodach LED, bez dodatkowej obróbki powierzchni, na zewnątrz wydostaje się zaledwie około 4% generowanego światła.

Aby zwiększyć jego zasięg, producenci stosują dodatkowe techniki przetwarzania materiału i modyfikowania jego powierzchni. Wiążą się one jednak z dodatkowymi kosztami. Naukowcy z Uniwersytetu w Lund chcą ominąć ten problem poprzez zmianę samej konstrukcji źródła światła.

Sopot wymienia oświetlenie uliczne. Jakie oszczędności energii dają latarnie LED?

Światło w cienkich odgałęzieniach

Nowa konstrukcja wykorzystuje centralny nanodrut oraz wychodzące z niego, bardzo cienkie odgałęzienia boczne. Rdzeń służy do wprowadzania nośników ładunku, natomiast światło jest emitowane właśnie w bocznych strukturach.

Jeśli struktury są wystarczająco cienkie – cieńsze niż długość fali emitowanego światła – światło nie może być w nich zatrzymywane w taki sam sposób jak w tradycyjnych materiałach. Według prof. Magnusa Borgströma z Uniwersytetu w Lund, teoretycznie może pozwolić na wydostanie się znacznie większej części światła powstającego w diodzie.

Mniej materiału i potencjalnie niższe koszty

Zdaniem zespołu badawczego nanostruktury mogą przynieść jeszcze jedną korzyść – pozwalają ograniczyć ilość wykorzystywanego materiału. W przypadku technologii, która zostałaby w przyszłości wdrożona na dużą skalę, mogłoby to przełożyć się na niższe koszty produkcji.

Technologia jest nadal na etapie badań i nie dorównuje jeszcze sprawnością komercyjnym diodom LED.

Nowy model oświetlenia w miastach

Doskonalenie i rozwój technologii LED to element modernizacji systemów oświetleniowych na całym świecie, w tym w Polsce. Ma to znaczenie zwłaszcza w kontekście oświetlenia ulicznego, generując oszczędności finansowe i zwiększając efektywność. Ponadto eksperci zauważają, że stare lampy sodowe i rtęciowe wywołują również obciążenie dla środowiska, zarówno w procesie produkcji, eksploatacji i utylizacji. 

Problem wysokich kosztów energii i utrzymania infrastruktury był jednym z powodów uruchomienia w 2023 roku programu „Rozświetlamy Polskę”, w ramach którego samorządy otrzymały wsparcie na modernizację oświetlenia ulicznego przy pomocy technologii LED. 

Chociaż program dobiegł końca, a obecnie trwa realizacja części inwestycji, samorządowcy wskazują, że potrzeby w tym zakresie nadal są duże. Prezes Unii Miasteczek Polskich i burmistrz Proszowic zwracał uwagę, że wydatki na energię i utrzymanie oświetlenia należą do istotnych obciążeń budżetów gmin. Jego zdaniem po zakończeniu programu „Rozświetlamy Polskę” potrzebny jest kolejny mechanizm wsparcia, który pozwoliłby samorządom wymieniać stare oprawy sodowe na energooszczędne LED-y.

Zobacz też: Świat się rozjaśnia, Europa przygasa. Co mówią dane satelitarne o nocnym oświetleniu?

Źródła: Sciopen, gov.pl, BGK, Portal Samorządowy

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.