นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้เป็นผู้นำในการพัฒนาระบบไฟอัจฉริยะแห่งอนาคตโดยใช้การผสมผสานระหว่างนาโนเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์สี วิธีการคำนวณขั้นสูง อิเล็กทรอนิกส์ และกระบวนการผลิตที่ไม่เหมือนใคร พวกเขามาพร้อมกับอุปกรณ์แสงสีขาวอัจฉริยะที่ควบคุมสีได้จากจุดควอนตัม
การใช้แสงหลักมากกว่าสามสีที่ใช้ใน LED เป็นหลัก นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตแสงในเวลากลางวันได้แม่นยำยิ่งขึ้น เมื่อทำการทดสอบ ระบบได้แสดงการแสดงสีที่ยอดเยี่ยม ช่วงการทำงานที่กว้างกว่าเทคโนโลยีแสงอัจฉริยะในปัจจุบัน และการปรับแต่งแสงสีขาวสเปกตรัมที่กว้างขึ้น
นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา จุดควอนตัมได้รับการวิจัยและพัฒนาเป็นแหล่งกำเนิดแสง เนื่องจากมีความบริสุทธิ์ของสีและความสามารถในการปรับแต่งที่ยอดเยี่ยม พวกเขาแสดงประสิทธิภาพสีที่ยอดเยี่ยมทั้งในการควบคุมสีที่กว้างและความสามารถในการแสดงสีสูงเนื่องจากคุณสมบัติ optoelectronic ที่โดดเด่น
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสถาปัตยกรรมสำหรับไดโอดเปล่งแสงแบบจุดควอนตัม (QD-LED) โดยใช้แสงสีขาวสว่างเจเนอเรชันถัดไป พวกเขารวมการเพิ่มประสิทธิภาพสีระดับระบบ การจำลองออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับอุปกรณ์ และการแยกพารามิเตอร์ระดับวัสดุเข้าด้วยกัน
พวกเขาพัฒนากรอบการออกแบบทางคอมพิวเตอร์จากอัลกอริธึมการปรับสีให้เหมาะสมที่ใช้สำหรับโครงข่ายประสาทเทียมใน เรียนรู้เครื่องร่วมกับวิธีการใหม่ในการขนส่งประจุไฟฟ้าและการสร้างแบบจำลองการปล่อยแสง
จุดควอนตัมที่นักวิทยาศาสตร์ใช้มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่างสามถึง 30 นาโนเมตร โดยเลือก จุดควอนตัม ด้วยขนาดเฉพาะ พวกเขาสามารถเอาชนะข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติบางประการของ LED การทำเช่นนี้ยังช่วยให้พวกเขาบรรลุความยาวคลื่นการแผ่รังสีที่จำเป็นสำหรับการทดสอบการคาดการณ์
จากนั้นทีมงานได้ตรวจสอบการออกแบบของพวกเขาด้วยการสร้างสถาปัตยกรรมอุปกรณ์ใหม่ของแสงสีขาวแบบ QD-LED การทดสอบแสดงการเรนเดอร์สีที่ยอดเยี่ยม ช่วงการทำงานที่กว้างกว่าเทคโนโลยีปัจจุบัน และการปรับแต่งเฉดสีแสงสีขาวที่กว้าง
ระบบ QD-LED ที่ออกแบบใหม่แสดงช่วงอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน (CCT) ตั้งแต่ 2243K (สีแดง) ถึง 9207K (แสงแดดยามเที่ยงวัน) เมื่อเทียบกับหลอดไฟอัจฉริยะแบบ LED ในปัจจุบันซึ่งมี CCT ระหว่าง 2200K ถึง 6500K ดัชนีการแสดงสี (CRI) – การวัดสีที่ส่องสว่างโดยแสงเมื่อเปรียบเทียบกับแสงกลางวัน (CRI=100) – ของระบบ QD-LED คือ 97 เมื่อเทียบกับช่วงหลอดไฟอัจฉริยะในปัจจุบัน ระหว่าง 80 ถึง 91
การออกแบบอาจเปิดประตูสู่ระบบไฟอัจฉริยะที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ไฟ LED สามดวงแต่ละดวงต้องได้รับการควบคุมแยกกันเพื่อสร้างสีเฉพาะในหลอดไฟอัจฉริยะ LED จุดควอนตัมทั้งหมดขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าควบคุมทั่วไปเพียงจุดเดียว เพื่อให้ได้ช่วงอุณหภูมิสีทั้งหมดในระบบ QD-LED
ศาสตราจารย์ Jong Min Kim จาก เคมบริดจ์ภาควิชาวิศวกรรมศาสตร์ ที่ร่วมนำการวิจัย กล่าวว่า “นี่เป็นครั้งแรกของโลก: ระบบแสงสีขาวอัจฉริยะแบบควอนตัมดอทประสิทธิภาพสูงที่ได้รับการปรับแต่งอย่างเต็มที่ นี่เป็นก้าวแรกในการใช้ประโยชน์จากแสงสีขาวอัจฉริยะแบบควอนตัมดอทอย่างเต็มที่สำหรับการใช้งานประจำวัน”
ศาสตราจารย์เกฮาน อมราทุงกา ผู้ร่วมวิจัย กล่าวว่า, “ความสามารถในการสร้างแสงแดดได้ดีขึ้นผ่านสเปกตรัมสีที่แตกต่างกันแบบไดนามิกในแสงเดียวคือสิ่งที่เรามุ่งหวัง เราทำสำเร็จด้วยวิธีใหม่โดยใช้จุดควอนตัม งานวิจัยนี้เปิดทางให้กับสภาพแวดล้อมแสงที่ตอบสนองต่อมนุษย์รูปแบบใหม่ๆ”
การอ้างอิงวารสาร:
- Samarakoon, C. , Choi, HW, Lee, S. และคณะ การรวมระบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์สำหรับแสงสีขาวไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอทพร้อมกรอบการออกแบบเชิงคำนวณ ณัฐคอมมิชชัน 13, 4189 (2022). ดอย: 10.1038/s41467-022-31853-9
