Phát minh mới về đèn LED hiệu suất tăng giá thành giảm  


Nguồn: http://www.bestlightingbuy.com

Vào ngày 17/11/2015, tạp chí khoa học Science Daily đã đăng thông tin phát minh mới về đèn LED (Light Emitting Diode - Điốt phát quang) dùng vật liệu lai hữu cơ – vô cơ perovskite của hai nhà khoa học Hanwei Gao và Biwu Ma đến từ trường Đại học Bang Florida [1]. Đèn LED mới có tiềm năng mang đến nguồn phát sáng với giá thành rẻ và hiệu năng cao hơn. Phát minh của họ đã được công bố trên tạp chí khoa học danh giá Advanced Materials [2].

Ảnh chụp phát minh về đèn LED mới của các nhà khoa học từ Đại học Bang Florida (Nguồn: Bruce Palmer/Florida State University)

Hiện nay, nhiều người vẫn tin rằng đèn LED được khám phá bởi các nhà khoa học Mĩ vào những năm 1960, tuy nhiên sự thực là hiện tượng điốt phát quang và đèn LED được khám phá một cách độc lập lần đầu tiên vào khoảng hơn 100 năm trước bởi Henry Round và Oleg Losev [3]. Tháng 2 năm 1907, Round đã đăng một báo cáo ngắn trên tạp chí Electrical World về sự phát sáng của điốt carborundum [4]. Tiếp theo đó, trong nghiên cứu đầu tiên về đèn LED những năm 1920, Oleg Losev quan sát sự phát quang từ kẽm ôxit và tinh thể silicon carbide. Ông đã thiết lập ngưỡng dòng điện cho điểm khởi đầu phát quang từ tiếp xúc điểm giữa một dây kim loại và một tinh thể silicon carbide sau đó ghi lại phổ của ánh sáng này [5].       

Với những tiến bộ của ngành vật liệu, hiện nay các nhà khoa học đã có thể tạo ra nhiều loại đèn LED trên các vật liệu khác nhau. Trong số đó, perovskite nổi lên với nhiều triển vọng hứa hẹn. Perovskite là tên gọi chung cho tất cả các vật liệu có cùng cấu trúc tinh thể của calcium titanium oxide. Chúng có những ưu điểm như nhiệt độ khi xử lý thấp, có thể điều chỉnh khe vùng quang học (tunable optical band gap), và truyền dẫn điện tích rất tốt [6, 7]. So với đèn LED nền hữu cơ (organic LEDs) hay nền chấm lượng tử (quantum-dot LEDs), đèn LED nền perovskite có tiềm năng phát sáng hơn, độ linh động của các hạt mang điện cao hơn, có thể điều chỉnh nhiều màu sắc phát ra và đặc biệt là độ tinh khiết màu rất cao. Tuy hiện nay, hiệu năng của các đèn LED nền perovskite vẫn chưa bằng hai loại đèn LED kể trên, nhưng Gao và Ma vẫn tin rằng hiệu năng có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách điều chỉnh công thức của vật liệu perovskite. Sau hàng tháng trời mày mò tính tối ưu của vật liệu và cách thiết kế cấu trúc linh kiện, kết quả họ nhận được thật bất ngờ. Cường độ sáng của đèn LED mới lên tới 10.000 candela mỗi mét vuông ở điện áp 12 V (Theo tiêu chuẩn độ sáng của màn hình máy tính là cỡ 400 candela mỗi mét vuông). Không những thế, đèn LED mới vẫn duy trì hoạt động tốt trong môi trường không khí ẩm, điều này giúp làm giảm việc đầu tư các cơ sở hạ tầng phức tạp trong việc chế tạo đèn LED như hiện nay, đây là một lợi thế rất lớn trong việc hạ giá thành sản phẩm.  

Với những cải thiện như trên, đèn LED thế hệ mới là một bước đột phá trong công nghệ chiếu sáng, và thu hút giới công nghiệp vì vật liệu chế tạo dễ tìm và rất phổ biến trên Trái Đất. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, sử dụng đèn LED có thể tiết kiệm ít nhất là 75% năng lượng tiêu thụ so với đèn sợi nung [8]. Việc thương mại hóa thành công đèn LED mới trong thời gian tới sẽ góp phần đáng kể giúp tiết kiệm ngân quỹ gia đình và tài nguyên quốc gia.   

Tác giả: Nguyễn Văn Tâm (Viện Công nghệ Kyoto, Nhật Bản)

Tài liệu tham khảo

1.          Florida State University, Cheaper, Higher Performing LEDs, ScienceDaily. ScienceDaily, 17 November 2015, www.sciencedaily.com/releases/2015/11/151117113000.htm.
2.         Yichuan, L., et al., Bright Light-Emitting Diodes Based on Organometal Halide
Perovskite Nanoplatelets, Adv. Mater., 2015. DOI: 10.1002/adma.201503954.
3.         Nikolay Zheludev, The life and times of the LED-a 100-year history, Nat. Photonics, 2007. Volume 1.
4.         Round, H. J., A note on Carborundum, Electr. World, 1907, 308 (49).
5.         Losev, O. V. Telegrafi ya i Telefoniya bez Provodov. 1927, 485–494 (44).
6.         Kojima, A., et al., Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (17): 6050-1. DOI: 10.1021/ja809598r.
7.          Green, M.A., et al., Solar cell woes, Nat. Photonics, 2014, 506 (8).

----------

Đăng ngày: 01/14/2016

Category: 

Add new comment

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.