Billigare lysdioder med hjälp av kiselpartiklar

Lysdioder ersätter stadigt glödlampor och finner mycket plats i modern teknik, men utvecklingen hålls till viss del tillbaka av prislappen. En anledning till dyra dioder är sällsynta jordartsmetaller, som nu kan komma att ersättas av en billigare kisellösning.

Idag har vi lysdioder i våra skärmpaneler, i våra lågenergilampor, i indikatorerlampor och kamerablixtar, vi använder dem för trådlös kommunikation och för att ge häfriga ljuseffekter till elektronik. Lysdioden har helt enkelt en enorm vikt i modern teknologi, och används i en uppsjö olika områden och tekniker.

Jordartsmetaller håller priserna uppe

Lysdioder bygger på halvledarmaterial som emitterar ljus när en ström förs genom komponenten. Det ljus som uppkommer är däremot sällan lämpligt för belysning, då ljuset får specifika våglängder och färger som brukar uppfattas som onaturliga eller irriterande i jämförelse med det mer kontinuerliga spektrum av ljus vi får från solen eller en glödlampa.

För att motverka den effekten används jordartsmetaller som yttrium, europium eller terbium, som är både kostsamma och sällsynta (därav att de brukar betecknas som just sällsynta jordartsmetaller). Idag är det Kina som sitter på majoriteten av världens jordartsmetaller, och låg tillgänglighet i kombination med hög efterfrågan har lett till de höga priser som råder på dessa ämnen idag.

Rödare ljus genom kiselpartiklar

Nu har dock forskare vid University of Washington i USA utvecklad en metod för att utvinna mer naturligt ljus ur lysdioder på ett miljövänligare och billigare sätt. Först produceras partiklar av kisel, omkring 5 nanometer stora, varpå dessa vår sin yta kemiskt förstärkt. Medan kisel generellt inte ger upphov till ljus så kan just sådana här partiklar ge en glödande effekt vid den storleken. Forskarna tog sedan “röda” kiselpartiklar och applicerade på LED-lampor, vilket gav lamporna ett mer naturligt ljus.

Företaget Lumisands har startats från universitetet för att marknadsföra tekniken, och just nu pågår arbetet med att finjustera de röda partiklarnas egenskaper. Än så länge är det bara den röda varianten man tagit fram, men man ser inga problem med att framställa partiklar för gult och grönt, för att i slutändan kunna göra LED-lampor med vitt ljus och diverse färgvariationer av varmare och kallare slag.

Får tekniken ett genomslag och håller vad som utlovas så kan priset på LED-lampor och andra lysdioder på sikt sänkas markant, så att tekniken kan användas i fler och billigare sammanhang.

Forskningen har fått sponsring från National Science Foundation och Washington Research Foundation, och man arbetar nu på en mer avancerad protyp för närmare granskning. Man har ansökt om ytterligare sponsring, och hoppas på att få tekniken marknadsförd inom ett år.

Källa: University of Washington
Artikelbild: Paolaguimerans.com