Polskie, dwukierunkowe diody AC mogą zrewolucjonizować świat oświetlenia
Naukowcy z Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk przekroczyli kolejną granicę w dziedzinie optoelektroniki, opracowując diody, które emitują światło niezależnie od kierunku przepływu prądu – zarówno z prądu przemiennego (AC), jak i stałego (DC). Ten przełom otwiera nowe perspektywy dla bardziej efektywnych emiterów światła i może znacząco wpłynąć na badania w dziedzinie fizyki urządzeń.
Tradycyjne diody LED, powszechnie stosowane w oświetleniu domowym, wymagają do funkcjonowania prądu stałego (DC). W przypadku zasilania z sieci AC, konieczne jest użycie konwertera AC/DC, co wiąże się ze stratami energii wynoszącymi nawet 10-20% i wymaga dodatkowej przestrzeni. Mikołaj Żak, główny autor rozwiązania, zwraca uwagę, że w przypadku tradycyjnych diod bez konwertera marnowana jest połowa energii elektrycznej, ponieważ standardowa dioda LED świeci tylko przez połowę czasu z powodu cyklicznej zmiany kierunku przepływu prądu AC.
Kluczem do przełomu jest nowa konstrukcja diody LED. Polski zespół zaprezentował diodę z azotku galu o symetrycznej budowie, gdzie obszar aktywny jest otoczony przez warstwy umożliwiające dostarczanie zarówno elektronów, jak i dziur z obu stron. Dzięki zastosowaniu złącz tunelowych i metody epitaksji z wiązek molekularnych, udało się stworzyć struktury półprzewodnikowe dwukierunkowych diod LED.
Te innowacyjne diody są w stanie emitować światło od fioletu do zieleni, co daje możliwość uzyskania światła białego, niezbędnego w oświetleniu. Mimo że prototyp urządzenia nadal wymaga doskonalenia, w tym umożliwienia pracy przy wysokich napięciach, zespół ma już plany na dalsze badania.
Projekt, który został wyróżniony przez zespół edytorów „Nature Communications”, nie tylko zmierza do skonstruowania bardziej energooszczędnych diod, ale także umożliwi lepsze zrozumienie mechanizmów działania standardowych diod LED. Mikołaj Żak podkreśla, że ich praca stanowi platformę badawczą, która pomoże w badaniu transportu i rekombinacji elektronów i dziur, co może zwiększyć wydajność półprzewodnikowych emiterów światła.
„To, co zrobiliśmy, to poskładanie znanych elementów w zupełnie nowy sposób, co otwiera drzwi do konstruowania urządzeń zasilanych niezależnie od kierunku przepływu prądu” – podsumowuje Żak, wskazując na nowatorskie podejście do konstrukcji diod LED, które może zmienić dotychczasowe podejście do oświetlenia.
Polscy naukowcy opublikowali swoje badania w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”, a ich artykuł został dodatkowo wyróżniony przez zespół edytorów czasopisma.
