케임브리지 대학의 과학자들은 나노 기술, 색 과학, 고급 계산 방법, 전자 장치 및 고유한 제조 공정의 조합을 사용하여 차세대 스마트 조명 시스템의 개발을 주도했습니다. 그들은 양자점에서 스마트하고 색상을 제어할 수 있는 백색광 장치를 내놓았습니다.
주로 LED에 사용되는 XNUMX가지 이상의 기본 조명 색상을 사용하여 과학자들은 일광을 더 정확하게 생성할 수 있었습니다. 테스트 시 시스템은 우수한 연색성, 현재의 스마트 조명 기술보다 더 넓은 작동 범위, 더 넓은 스펙트럼의 백색광 사용자 정의를 보여주었습니다.
퀀텀닷은 1990년대부터 색순도와 조정성이 우수하여 광원으로 연구 개발되어 왔습니다. 그들은 독특한 광전자 기능으로 인해 넓은 색상 제어 가능성과 높은 연색성 모두에서 뛰어난 색상 성능을 나타냅니다.
과학자들은 차세대 밝은 백색 조명을 기반으로 하는 양자점 발광 다이오드(QD-LED)용 아키텍처를 개발했습니다. 시스템 수준 색상 최적화, 장치 수준 광전자 시뮬레이션 및 재료 수준 매개변수 추출을 결합하여 이를 수행했습니다.
그들은 신경망에 사용되는 색상 최적화 알고리즘에서 계산 설계 프레임워크를 개발했습니다. 기계 학습, 전하 수송 및 발광 모델링을 위한 새로운 방법과 함께.
과학자들이 사용한 양자점은 직경이 30~XNUMX나노미터였습니다. 선택하여 양자점 그들은 특정 크기의 LED의 실제적인 한계 중 일부를 극복할 수 있었습니다. 그렇게 함으로써 예측을 테스트하는 데 필요한 방출 파장을 달성하는 데 도움이 되었습니다.
그런 다음 팀은 QD-LED 기반 백색 조명의 새로운 장치 아키텍처를 만들어 설계를 검증했습니다. 이 테스트는 우수한 연색성, 현재 기술보다 넓은 작동 범위 및 광범위한 백색광 음영 사용자 정의를 보여주었습니다.
새로 설계된 QD-LED 시스템은 2243K에서 9207K 사이의 CCT를 갖는 현재 LED 기반 스마트 조명과 비교하여 2200K(적색)에서 6500K(밝은 한낮의 태양)까지의 상관 색온도(CCT) 범위를 보여주었습니다. 일광(CRI=100)과 비교하여 빛에 의해 조명되는 색상의 척도인 연색 지수(CRI)는 97에서 80 사이인 현재 스마트 전구 범위와 비교하여 QD-LED 시스템의 91이었습니다.
디자인은 더 정확하고 효율적인 스마트 조명의 문을 열 수 있습니다. LED 스마트 전구에서 특정 색상을 생성하려면 XNUMX개의 LED 각각을 별도로 조절해야 합니다. 모든 양자점은 단일 공통 제어 전압으로 구동되어 QD-LED 시스템에서 전체 색온도 범위를 달성합니다.
김종민 교수는 캠브리지연구를 공동으로 주도한 의 공학부는 다음과 같이 말했습니다. “이것은 세계 최초의 완전 최적화된 고성능 양자점 기반 스마트 백색 조명 시스템입니다. 이것은 일상 애플리케이션에 양자점 기반 스마트 백색 조명을 완전히 활용하기 위한 첫 번째 이정표입니다.”
연구를 공동으로 이끈 게한 아마라퉁가 교수는 말했다, “하나의 조명에서 동적으로 다양한 색상 스펙트럼을 통해 일광을 더 잘 재현할 수 있는 능력이 우리가 목표로 한 것입니다. 우리는 양자점을 사용하여 새로운 방식으로 이를 달성했습니다. 이 연구는 다양한 새로운 인간 반응 조명 환경을 위한 길을 열어줍니다.”
저널 참조 :
- Samarakoon, C., Choi, HW, Lee, S. et al. 전산 설계 프레임워크가 있는 양자점 발광 다이오드 백색 조명을 위한 광전자 시스템 및 장치 통합. Nat Commun 13, 4189(2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31853-9
