Компьютеры помогли открыть новый и недорогой материал для светодиодов с качественными цветами
Москва, 13:05, 20 Фев 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Команда, возглавляемая инженерами Калифорнийского университета Сан-Диего, использовала вычислительные инструменты и методы обработки данных для открытия нового люминофорного материала для белых светодиодов, недорогого и простого в производстве.
Материал описан в статье Joule. Авторы создали на его основе прототип белых LED-ламп, с более качественным воспроизведением цвета, чем могут обеспечить большинство присутствующих на рынке аналогов.
Кристаллический люминофорный порошок поглощает энергию синего и почти ультрафиолетового света, излучая волны видимого спектра. Комбинация различных цветов создает белый. Люминофор, используемый в коммерческих белых светодиодах, имеет ряд недостатков. Материал часто изготавливается из редкоземельных элементов и обеспечивает низкое качество цветов. Команда исследователей Калифорнийского университета и южнокорейского Государственного университета Чоннама, разработали новый люминофор, избегающий этих проблем.
Материал, состоящий из стронция, лития, алюминия и кислорода (смеси, названной SLAO), был открыт путем систематического вычислительного подхода с высокой пропускной способностью, разработанного в лаборатории профессора Шуя Пин Она (Shyue Ping Ong) из КУ. Его команда использовала суперкомпьютеры для прогнозирования SLAO – первой известной структуры, состоящей из упомянутых элементов. Вычисления также предсказали, что материал будет стабильным и подойдет для люминофора. Рецепт для его получения разработала лаборатория профессора Джоанны МакКиттрик (КУ). Она же подтвердила спрогнозированные светопоглощающие и излучающие свойства нового люминофора.
Команда профессора южнокорейского университета Вон Бина Има оптимизировала состав для промышленного производства продукта и сделала прототипы светодиодов. Лампы были оценены по индексу качества цветовоспроизведения (CRI). У большинства коммерческих LED-ламп показатель находится на уровне 80 пунктов из 100. У диодов с новым люминофором CRI превысил 90.
Благодаря вычислительной методике Она, на открытие люминофора ушло всего 3 месяца. Немного, в сравнении с годами экспериментальных проб и ошибок, требующихся для выявления нового материала.
Основное текущее ограничение структуры – неидеальная квантовая эффективность (около 32%). Сейчас авторы занимаются оптимизацией материала.
