تابش نور سفید از LEDهای پوشش‌داده‌شده با نانوکره‌ها

معمولاً سازندگان تراشه برای دستیابی به نور سفید، LEDهای آبی را با یک لایه
فسفری و یا با تابش‌کننده‌های ادغامی قرمز(R)، سبز‌(G) و آبی(B) پوشش می‌دهند.
روش RGB خروجی، نور بهتری دارد؛ اما ادغام نورهای رنگی مورد نظر با نسبت‌های
صحیح به نحوی که از تفکیک رنگ اجتناب شود، یکی از جنبه‌های مشکل‌زای این روش
است. از سوی دیگر استفاده از پوشش فسفری بسیار ساده‌تر است، اما خروجی نور این
روش، در پی اتلاف‌ انرژی‌ای که در حین تبدیل طیفی رخ می‌دهد، کمتر است.

روش ابداعی چوی و گروهش را می‌توان شکل اصلاح‌شده و جدیدی از روش پوشش فسفری
دانست. در این روش نیز اتلاف انرژی مشابهی وجود دارد؛ اما ـ‌همان ‌گونه که این
گروه در نمونه‌های آزمایشی خود نمایش داده‌اند‌ـ با این روش می‌توان به تابش
نور سفیدِ بسیار یکنواختی دست پیدا کرد. بنا به اظهارات چوی، یکی دیگر از
مزایای روش جدید، حذف محدودیت‌هایی است که در زمینه IP مربوط به به‌کارگیری
فسفرهای تجاری وجود دارد.

در روش جدید از ذرات پولی‌استیرنِ رنگ‌دارِ کره‌ای‌‌شکل که خودبه‌خود به‌صورت
یک ساختار فوتونیکِ اوپال‌شکل (opal-like) با یکدیگر ترکیب می‌شوند، استفاده
می‌شود. چوی در این باره گفت:«دسته وسیعی از رنگ‌ها قابل استفاده هستند که به
کمک آنها می‌توان عمل تنظیم رنگ را به دقت انجام داد و به سایه‌های متفاوتی از
سفید و مقادیر بالاترِ CRI دست پیدا کرد. این رنگ‌ها در نانوکره‌های مذکور قرار
داده می‌شوند و به این شکل، خطرِ رنگ‌زدایی نوری به حداقل می‌رسد.»

این محققان برای ساخت ابزار خود به‌وسیله پوششی که شامل مخلوطی از نانوکره‌های
سبز و نارنجی‌ـ‌قرمز بود، LEDهای کوچکِ GaN را پوشش دادند و به این ترتیب، نور
سفیدِ چندرنگ تولید نمودند. نانوکره‌های مورد نظر به‌صورت خودبه‌خود در قالب یک
ساختار شش‌وجهی فشرده ترتیب‌دهی می‌گردند. چنین ساختاری مساحت سطح بالایی برای
فرایندهای جذب و تابش فلوئورسان ایجاد کرده، امکان شکل‌گیری یک تبدیل طیفی مؤثر
را فراهم می‌آورد. پیش‌بینی می‌شود که طول عمر این پوشش بیش از ۳۶ ماه باشد و
گروه مذکور به‌وسیله این LEDها، با دماهای رنگِ بین ۳۵۸۷ تا ۱۳۰۰۰ درجه کلوین
به درجه نورانیتِ بالایی(۶۷/۲lmW^–۱) دست یابند.

چوی درباره فعالیت‌های آینده گروه خود گفت:«ما مایلیم تا در حوزه نورافکنی
حالت‌ جامد حضوری فعال داشته باشیم. از سوی دیگر در پی آنیم تا به‌طور همزمان
این فناوری را با تخصص خود در زمینه ساخت آرایه‌های LED کوچک همراه کرده،
ابزارهای وظیفه‌پذیری را همچون LEDها که دارای رنگِ قابل‌تنظیم و ریزنمایشگرهای
تمام‌رنگی هستند، تولید کنیم.»

نتایج این تحقیق در نشریه Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.