Безопасные для здоровья светодиодные лампочки

Безопасные для здоровья светодиодные лампочки

Светодиодные лампы

На этой картинке изображен прототип устройства, который создает теплый белый свет без синих оттенков, которые могут вызвать проблемы со здоровьем.

Чтобы повысить эффективность использования энергии, многие люди заменили свои лампы накаливания на светоизлучающие диоды (LED). Однако те, что в настоящее время представлены на рынке, излучают много синего света, может вызывать проблемы со зрением и нарушениями сна. Теперь исследователи заявили, опубликовав в ACS Applied Materials & Interfaces, что разработали прототип светодиода, который уменьшает — вместо его маскировки — синий компонент, а также делает цвета такими же, как при естественном солнечном свете.

Принцип работы светодиодных ламп 

Светодиодные лампочки популярны из-за их низкого энергопотребления, длительного срока службы и способности быстро включаться и выключаться. Внутри лампы светодиодный чип преобразует электрический ток в высокоэнергетический свет, включая невидимый ультрафиолет (UV), фиолетовые или синие волны. Колпачок, размещенный на чипе, содержит множество люминофоров — твердых люминесцентных соединений, которые преобразуют высокоэнергетический свет в низкоэнергетические видимые длины волн. Каждый люминофор излучает свой цвет, и эти цвета в сочетании создают белый свет широкого спектра.

В коммерческих светодиодных лампах используются синие светодиоды и люминофоры с желтым излучением, которые излучают холодный яркий белый свет, похожий на дневной. Постоянное воздействие этих синих ламп связано с образованием катаракты, а их включение вечером может нарушить выработку гормонов, вызывающих сон, таких как мелатонин, вызывая бессонницу и усталость.

Чтобы создать более теплую белую светодиодную лампу для использования в ночное время, исследователи добавили люминофоры, излучающие красный свет, но это только маскировало синий оттенок, не избавляясь от него. Итак, Jakoah Brgoch и Shruti Hariyani хотели разработать люминофор, который при использовании в фиолетовом светодиодном устройстве давал бы теплый белый свет, избегая проблемного диапазона длин волн.

Итоги

В качестве доказательства концепции исследователи идентифицировали и синтезировали новый люминесцентный кристаллический люминофор, содержащий европий ((Na1.92Eu0.04)MgPO4F). В ходе испытаний на термо стабильность цвет излучения люминофора соответствовал комнатной температуре и более высокой рабочей температуре (301 F) коммерческого светодиодного освещения. В длительных экспериментах с увлажнением соединение не показало никаких изменений в цвете или интенсивности производимого света.

Чтобы увидеть, как этот материал может работать в лампочке, исследователи изготовили прототип устройства со светодиодом фиолетового света, покрытым силиконовым колпачком, содержащим их люминесцентный синий состав, смешанный с люминофорами красного и зеленого цветов. Он производил желаемый яркий теплый белый свет при минимизации интенсивности на синих длинах волн, в отличие от коммерческих светодиодных ламп.

Оптические свойства прототипа показали цвет объектов почти так же хорошо, как естественный солнечный свет, удовлетворяя потребности внутреннего освещения, говорят исследователи, хотя они добавляют, что необходимо проделать больше работы, прежде чем он будет готов к повседневному использованию.

American Chemical Society, 28.04.2021

Авторы оригинальной публикации на портале ACS Publications: Shruti Hariyani и Jakoah Brgoch