LED super-brillanti: un nuovo design risolve i problemi di efficienza

LED super-brillanti: un nuovo design risolve i problemi di efficienza
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Un nuovo design per i diodi a emissione di luce (LED) sviluppato da scienziati del National Institute of Standards and Thechnology può aiutare a superare una vecchia limitazione nell'efficienza delle sorgenti di luce. Il nuovo LED offre un drastico incremento della luminosità, tra 100 e 1000 volte rispetto ai dispositivo convenzionali.

"È una nuova architettura per produrre LEDs," spiega Babak Nikoobakht del NIST. "Abbiamo usato gli stessi materiali di un LED classico. La differenza è la forma."

I LED sono esistiti per decenni, ma lo sviluppo di un LED abbastanza brillante è valso il premio Nobel e ha inaugurato una nuova era nell'illuminazione. Tuttavia, anche i moderni LED hanno limitazioni che frustrano i loro designer: più è intensa la corrente e più il LED è brillante, ma molto presto la brillantezza cala, rendendo i LED inefficienti. Il problema risiede nel fatto che i LED vengono utilizzati in un grande numero di applicazioni, dalle telecomunicazioni all'uccisione di virus.

Questo nuovo design risolve l'efficiency droop, anche se i ricercatori non stavano cercando di risolvere questo problema. Il loro obiettivo principale era creare un LED microscopico da utilizzare in ambiti nanotecnologici.

Invece del design piatto dei LED convenzionali, i ricercatori hanno costruito una sorgente di luce con fili di ossido di zinco lunghi e sottili chiamate alette (lunghi e sottili sono termini relativi, parliamo di 5 micrometri in lunghezza). Questi fili formano un piccolo pettine che si può estendere in un'area di circa un centimetro quadrato.

"Abbiamo visto un opportunità in queste alette perché pensavamo fossero in grado di ricevere più corrente," afferma Nikoobakht. "All'inizio volevamo solo misurare quanta ne potesse assorbire il nuovo design. Abbiamo iniziato ad aumentare la corrente e ci siamo accorti che potevamo arrivare fino a bruciarlo ma questo diventava sempre più brillante."

Il design a pettine presenta una grande brillantezza tra il violetto e l'ultravioletto, generando da 100 a 1000 volte più potenza rispetto a uno LED tradizionale.

"Un tipico LED di meno di micrometro quadrato emette circa 22 nanowatt, il nostro produce fino a 20 microwatt (circa 1000 volte in più)," afferma. "Questo suggerisce che il design può superare il problema dell'efficiency droop e rendere i LED delle sorgenti più luminose."

Il team ha fatto un ulteriore scoperta mentre aumentavano la corrente. Mentre il LED emetteva in un determinato intervallo di lunghezze d'onda all'inizio, la sua emissione è diventata sempre più concentrata intorno a due lunghezze d'onda di colore viola. La spiegazione è chiara: il loro piccolo LED è diventato un piccolo laser (fortunatamente non potente come questo).

Questa è l'ennesima prova di come, a volte, quando si cerca di risolvere un problema si finisce per trovare la soluzione a un altro e che, molto spesso, non servono nuovi materiali o scoperte rivoluzionarie ma basta solo guardare lo stesso oggetto da un'altra ottica.

FONTE: phys.org
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