Ny forskning: lysdiod med minskad ljusförlust till lägre pris
Forskare vid Lunds Tekniska Högskola, LTH, har utvecklat en ny typ av lysdiod byggd på tunna grenar i en nanostruktur. I framtiden väntas de nya dioderna ge både högre verkningsgrad och lägre produktionskostnad.
I traditionella LED-lampor förloras en del av ljuset då det fastnar inuti materialet på grund av så kallad ”intern reflektion”. Genom att istället styra var i strukturen ljuset genereras har forskarna vid LTH lyckats minska dessa ljusförluster. Metoden bygger på att göra strukturen tunnare. Ljusemissionen går då genom mycket tunna sidogrenar som är kopplade till en central nanotråd.
– Om strukturerna görs tillräckligt tunna, tunnare än ljusets våglängd, kan ljuset inte fångas inuti materialet på samma sätt. I teorin skulle det kunna möjliggöra ett mycket högt ljusutbyte. Teoretiskt skulle man kunna få ut i princip allt ljus, säger Magnus Borgström, professor i fasta tillståndets fysik vid LTH, på universitetets hemsida.
Bättre och billigare
I dagens lysdioder släpps endast cirka fyra procent av ljuset ut utan extra ytbehandling. För att förbättra verkningsgraden används olika tekniker och behandlingar av materialet för att få ökad effekt. Genom den nya tekniken hoppas forskarna att man i framtiden ska kunna slopa dessa fördyrande processer.
Tekniken bygger på nanotrådar med en central kärna som tillför laddningsbärare, medan ljuset genereras i tunna sidogrenar. Genom att utforma kärnan så att den inte själv avger ljus har forskarna visat att ljusemissionen sker i sidogrenarna och därmed inte beror på att ljus från kärnan absorberas på nytt.
Möjlig kommersialisering
Tekniken befinner sig fortfarande på forskningsstadiet och når ännu inte upp till den verkningsgrad som kommersiella lysdioder har. Men eftersom strukturerna kan tillverkas på nanonivå innebär detta enligt forskarna mindre material och lägre tillverkningskostnader. Något som ger tekniken stor potential för kommersialisering.
Nästa steg blir att förbättra verkningsgraden.
– Att tekniken fungerar överhuvudtaget är ett viktigt första steg. Nu handlar det om att optimera materialen och strukturerna för att nå högre verkningsgrad, säger Magnus Borgström.
Förhoppningen är att den nya tekniken ska bidra till mer energieffektiva ljuskällor i framtiden och tillämpas inom allt från allmänbelysning till avancerade optoelektroniska områden.
