Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phát hiện vật liệu giá rẻ để sản xuất đèn LED chất lượng cao (15/03/2018)

Một nhóm nghiên cứu đứng đầu là các kỹ sư tại trường Đại học California, San Diego đã sử dụng công cụ khai thác dữ liệu và tính toán để phát hiện ra vật liệu phốtpho mới giá rẻ dùng để sản xuất đèn LED ánh sáng trắng. Mẫu đèn LED này cho chất lượng màu sắc trung thực hơn nhiều so với đèn LED thương mại hiện có trên thị trường.

Hình ảnh minh họa

Phốt pho mới là chất phát sáng và cũng là một trong những thành phần chính để sản xuất đèn LED ánh sáng trắng. Đây là bột tinh thể hấp thụ năng lượng từ ánh sáng xanh hoặc ánh sáng cực tím gần và phát ra ánh sáng trong quang phổ nhìn thấy. Sự kết hợp của ánh sáng có màu sắc khác nhau tạo ra ánh sáng trắng.

Tuy nhiên, phốt pho được sử dụng trong đèn LED ánh sáng trắng thương mại có một số nhược điểm. Nhiều loại được làm từ các nguyên tố đất hiếm có giá thành cao và số khác lại khó sản xuất. Ngoài ra, đèn LED được sản xuất từ vật liệu này cho chất lượng màu sắc kém.

Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học California và Đại học quốc gia Chonnam ở Hàn Quốc đã khám phá ra loại phốt pho mới khắc phục được những hạn chế nêu trên. Loại phốt pho này chủ yếu được sản xuất từ các nguyên tố đất hiếm dồi dào, thông qua các phương pháp công nghiệp để cho ra đời đèn LED có chất lượng màu sắc sống động và trung thực.

Phốt pho mới được chế từ các nguyên tố strontium, lithium, nhôm và oxy (sự kết hợp này được gọi là SLAO), đã được phát hiện bằng cách sử dụng phương pháp tính toán có hệ thống, tốc độ cao do phòng thí nghiệm của Giáo sư kỹ thuật nano Shyue Ping Ong cũng là trưởng nhóm nghiên cứu phát triển. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để dự báo về SLAO, vật liệu đầu tiên có sự kết hợp của strontium, lithium, nhôm và oxy. Các tính toán cũng dự báo vật liệu này có độ ổn định và hoạt động tốt như phốtpho của đèn LED. Chẳng hạn, theo dự báo, vật liệu có khả năng phát sáng khi bị kích thích bởi một nguồn sáng năng lượng cao.

Nhóm nghiên cứu đã tìm ra công thức sản xuất loại phốt pho mới với khả năng hấp thụ ánh sáng và phát sáng. Sau đó, các nhà khoa học đã tối ưu hóa công thức phốt pho phục vụ cho sản xuất công nghiệp và chế tạo mẫu đèn LED ánh sáng trắng từ vật liệu phốtpho mới. Đèn LED đã được đánh giá theo Chỉ số hoàn màu (CRI) có giá trị từ 0-100 thể hiện mức độ trung thực về màu sắc của một nguồn ánh sáng. Nhiều loại đèn LED thương mại có giá trị CRI khoảng 80. Đèn LED được sản xuất từ loại phốtpho mới cho giá trị CRI trên 90. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để cải thiện hiệu quả của vật liệu.

Nguồn: N.P.D (NASATI),

Cập nhật: 02/3/2018