Forscher wollen "grüne Lücke" in der LED-Technologie schließen

Forscher wollen "grüne Lücke" in der LED-Technologie schließen

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Anonim
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Ein Forscherteam des Rensselaer Polytechnic Institute hat 1, 8 Millionen US-Dollar an Bundesmitteln erhalten, um die Energieeffizienz von grünen Leuchtdioden (LEDs) zu verbessern. Im Rahmen des Festkörper-Beleuchtungsprogramms des US-Energieministeriums (DOE) will das Team die "grüne Lücke" in der LED-Technologie schließen, indem es die Leistung grüner LEDs in drei Jahren verdoppelt oder verdreifacht. Dies könnte letztendlich zu einem Fortschritt führen zum Austausch von Glühlampen und Leuchtstofflampen bei allgemeinen Beleuchtungsanwendungen.

"Licht effizienter zu machen, ist eine der größten Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen", sagt Christian Wetzel, Professor für Karriereentwicklung bei Wellfleet, Future Chips und außerordentlicher Professor für Physik bei Rensselaer.

"Die Abhängigkeit des Landes von Primärenergieimporten wird sich erheblich verringern lassen, sobald hocheffiziente Festkörperlichtquellen verschwenderische Glühlampen und Leuchtstofflampen ersetzen."

Wetzel wird ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren leiten, das versucht, die aggressiven Leistungsziele zu erreichen, die in der beschleunigten Festkörperbeleuchtungs-Roadmap von DOE festgelegt sind. Diese sieht die Entwicklung moderner Festkörperbeleuchtungs-Technologien vor, die wesentlich energieeffizienter sind. langlebiger und kostengünstiger als herkömmliche Beleuchtungstechnologien.

Der Hauptkonkurrent, um dieses Ziel zu erreichen, ist laut Wetzel eine Weißlichteinheit, die aus einer Kombination von leistungsstarken roten, blauen und grünen LEDs besteht. Die Forscher haben große Fortschritte beim Design roter und blauer LEDs gemacht, aber die Technologie hinter grünen LEDs sei erheblich zurückgeblieben, sagt er.

Wetzel merkt an, dass grünes Licht ein wesentlicher Bestandteil des Puzzles ist, da es den Höhepunkt der Empfindlichkeit des menschlichen Auges anspricht und ein Gleichgewicht zwischen den Farben von rotem und blauem Licht herstellt.

Die Forscher entdeckten ursprünglich, dass grüne LEDs durch einfaches Hinzufügen von Indium (In) zu den Galliumnitrid (GaN) -Materialien, aus denen blaue LEDs bestehen, hergestellt werden könnten. Die bisher hergestellten Materialien waren jedoch ineffizient, sodass grüne LEDs für die Verwendung zu dunkel waren zur beleuchtung von häusern und büros.

"Das Indium scheidet sich unter bestimmten Bedingungen aus und gruppiert sich in Bereichen, in denen das Material bereits Mängel aufweist", sagt Wetzel. Eine Korrelation zwischen dem Indium-Clustering und der eingeschränkten Geräteleistung wurde vorgeschlagen, aber Wetzel schlägt vor, dass dies möglicherweise nur ein Zufall ist.

Er will sich stattdessen auf Aspekte des "piezoelektrischen Effekts" konzentrieren - eine Eigenschaft einiger Materialien, die dazu führt, dass sie unter Druck ein elektrisches Feld erzeugen. Durch die Kontrolle dieses Effekts hoffen er und seine Kollegen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem grüne LEDs mit höherer Intensität hergestellt werden können, die Strom effizienter in Licht umwandeln.

Wetzel wird mit dem leitenden Ermittler E. Fred Schubert, dem Wellfleet Senior Constellation Professor der Future Chips Constellation bei Rensselaer, sowie Theeradetch Detchprohm, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter in Wetzels Labor, und vier Rensselaer-Absolventen zusammenarbeiten: Yong Xia, Wei Zhao, Yufeng Li und Mingwei Zhu.

Das Team wird eine Partnerschaft mit Kyma Technologies Inc. eingehen, einem Entwickler von Galliumnitrid (GaN) -Substraten und verwandten Produkten und Dienstleistungen für den Nitridhalbleitermarkt. und Crystal IS Inc., Hersteller von einkristallinen Aluminiumnitrid (AlN) -Substraten zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente wie blauer und ultravioletter Laser.

Die Studie war eines von 16 Projekten, die im Rahmen der Ankündigung der Finanzierungsmöglichkeit für Festkörperbeleuchtungs-Kerntechnologien des DOE ausgewählt wurden, um mehrere Bereiche der Grund- oder Festkörperbeleuchtungstechnologie für allgemeine Beleuchtungsanwendungen zu unterstützen. Die Auswahl soll laut DOE wichtige technologische Lücken füllen, fundiertes Wissen oder Daten liefern und einen signifikanten Fortschritt in der Festkörper-Beleuchtungstechnologie darstellen.

Quelle: Rensselaer Polytechnic Institute