As lâmpadas vêm em vários formatos – bolas, espirais, pontas em forma de vela e tubos longos – mas poucas são realmente finas. Agora, os cientistas relatam Materiais e interfaces aplicados ACS Os LEDs são projetados para serem extremamente finos, quase finos como papel, mas emitem um brilho confortável semelhante ao do sol. Este novo design poderá iluminar o futuro dos ecrãs de telemóveis e de computadores, bem como de outras aplicações de iluminação, ao mesmo tempo que minimiza as perturbações do sono causadas pela forte luz artificial.
“Este trabalho demonstra a viabilidade de LEDs de pontos quânticos ultrafinos e de grande área que se aproximam do espectro solar”, disse Wang Xianghua, autor correspondente do estudo. “Esses dispositivos podem permitir telas de proteção ocular de próxima geração, iluminação interna adaptável e até fontes de luz com comprimento de onda ajustável para aplicações em horticultura ou saúde.”
Muitas pessoas preferem uma iluminação interior que seja natural e relaxante. As primeiras abordagens alcançaram esse efeito com LEDs flexíveis que usavam corantes fosforescentes vermelhos e amarelos para criar um calor semelhante ao de uma vela. Uma alternativa mais recente depende de pontos quânticos – minúsculas partículas semicondutoras que convertem energia elétrica em luz colorida. Algumas equipes de pesquisa usaram pontos quânticos para criar LEDs de luz branca, mas a replicação de todo o espectro da luz solar continua difícil, especialmente nas regiões amarelas e verdes, onde a luz solar é mais forte. Para enfrentar esse desafio, Lei Chen e colegas desenvolveram pontos quânticos que podem reproduzir luz equilibrada, semelhante à do sol, em LEDs de pontos quânticos brancos e finos (QLEDs). Enquanto isso, a equipe de Wang criou um projeto de material condutor altamente eficiente que pode operar de forma eficaz em tensões relativamente baixas.
A equipe primeiro sintetizou pontos quânticos vermelhos, amarelo-esverdeados e azuis revestidos com cascas de zinco-enxofre. Eles determinaram as proporções precisas de cores necessárias para aproximar o máximo possível do espectro natural da luz solar. Em seguida, eles montaram o QLED em um substrato de vidro de óxido de índio e estanho, colocando em camadas um polímero condutor, uma mistura de pontos quânticos, partículas de óxido metálico e, finalmente, um revestimento superior de alumínio ou prata. Com apenas algumas dezenas de nanômetros de espessura, a camada de pontos quânticos é muito mais fina do que uma camada de conversão de cores padrão, dando ao QLED branco um perfil geral comparável ao do papel de parede.
Nos testes iniciais, o QLED fino teve melhor desempenho com 11,5 volts (V), emitindo a luz branca quente mais brilhante. Os pesquisadores afirmam que a luz emitida é mais intensa nos comprimentos de onda vermelhos e menos intensa nos comprimentos de onda azuis, o que é melhor para o sono e a saúde ocular. Os objetos iluminados por QLED devem parecer próximos de sua cor real, com uma pontuação no índice de reprodução de cores superior a 92%.
Em experimentos posteriores, os pesquisadores criaram 26 dispositivos QLED brancos, usando os mesmos pontos quânticos, mas diferentes materiais condutores para otimizar a tensão operacional. Essas fontes de luz requerem apenas 8 V para atingir a saída máxima de luz, que excede o brilho alvo dos monitores de computador em aproximadamente 80%.
O autor agradece à Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, à Fundação Provincial de Ciências Naturais de Anhui e ao Grande Projeto de Ciência e Tecnologia de Zhongshan pelo financiamento.
