Des scientifiques de l'Université de Cambridge ont dirigé le développement du système d'éclairage intelligent de nouvelle génération en utilisant une combinaison de nanotechnologie, de science des couleurs, de méthodes de calcul avancées, d'électronique et d'un processus de fabrication unique. Ils proposent des dispositifs de lumière blanche intelligents et contrôlables en couleur à partir de points quantiques.
En utilisant plus de trois couleurs d'éclairage primaires utilisées principalement dans les LED, les scientifiques pourraient produire la lumière du jour avec plus de précision. Lors des tests, le système a démontré un excellent rendu des couleurs, une plage de fonctionnement plus large que la technologie d'éclairage intelligent actuelle et un spectre plus large de personnalisation de la lumière blanche.
Depuis les années 1990, les points quantiques ont été recherchés et développés comme sources lumineuses en raison de leur excellente pureté de couleur et de leur accordabilité. Ils présentent d'excellentes performances de couleur à la fois dans une large contrôlabilité des couleurs et dans des capacités de rendu des couleurs élevées en raison de leurs caractéristiques optoélectroniques distinctives.
Les scientifiques ont développé une architecture pour les diodes électroluminescentes à points quantiques (QD-LED) basée sur un éclairage blanc brillant de nouvelle génération. Pour ce faire, ils ont combiné l'optimisation des couleurs au niveau du système, la simulation optoélectronique au niveau de l'appareil et l'extraction des paramètres au niveau du matériau.
Ils ont développé un cadre de conception informatique à partir d'un algorithme d'optimisation des couleurs utilisé pour les réseaux de neurones dans machine learning, ainsi qu'une nouvelle méthode de modélisation du transport de charge et de l'émission lumineuse.
Les points quantiques utilisés par les scientifiques mesuraient entre 30 et XNUMX nanomètres de diamètre. En choisissant points quantiques d'une taille spécifique, ils ont pu surmonter certaines des limitations pratiques des LED. Cela les a également aidés à atteindre les longueurs d'onde d'émission dont ils avaient besoin pour tester leurs prédictions.
L'équipe a ensuite validé sa conception en créant une nouvelle architecture d'appareil d'éclairage blanc à base de QD-LED. Le test a montré un excellent rendu des couleurs, une plage de fonctionnement plus large que la technologie actuelle et un large éventail de personnalisation des teintes de lumière blanche.
Le système QD-LED nouvellement conçu a montré une plage de température de couleur corrélée (CCT) de 2243K (rougeâtre) à 9207K (soleil de midi brillant), par rapport aux éclairages intelligents actuels à base de LED, qui ont un CCT compris entre 2200K et 6500K. L'indice de rendu des couleurs (IRC) - une mesure des couleurs éclairées par la lumière par rapport à la lumière du jour (IRC = 100) - du système QD-LED était de 97, par rapport aux gammes d'ampoules intelligentes actuelles, entre 80 et 91.
La conception pourrait ouvrir la porte à un éclairage intelligent plus précis et efficace. Chacune des trois LED doit être régulée séparément pour produire une couleur spécifique dans une ampoule LED intelligente. Tous les points quantiques sont pilotés par une seule tension de commande commune pour accomplir toute la plage de température de couleur dans le système QD-LED.
Professeur Jong Min Kim de Cambridge's Department of Engineering, qui a co-dirigé la recherche, a déclaré: « Il s'agit d'une première mondiale : un système d'éclairage blanc intelligent entièrement optimisé et hautes performances basé sur des points quantiques. Il s'agit de la première étape vers l'exploitation complète de l'éclairage blanc intelligent basé sur les points quantiques pour les applications quotidiennes. »
Le professeur Gehan Amaratunga, qui a co-dirigé la recherche, a affirmé Valérie Plante., « La capacité de mieux reproduire dynamiquement la lumière du jour à travers son spectre de couleurs variable dans une seule lumière est ce que nous recherchions. Nous y sommes parvenus d'une nouvelle manière en utilisant des points quantiques. Cette recherche ouvre la voie à divers nouveaux environnements d'éclairage réactifs pour l'homme.
Journal de référence:
- Samarakoon, C., Choi, HW, Lee, S. et al. Intégration d'un système et d'un dispositif optoélectroniques pour l'éclairage blanc à diodes électroluminescentes à points quantiques avec un cadre de conception informatique. Nat Commun 13, 4189 (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41467-022-31853-9
