Лампочки становятся беспроводными 23.07.2004

Стремительно проникающие в нашу жизнь беспроводные устройства самого различного назначения добрались до самых консервативных оплотов "проводных" технологий - в частности, электрического освещения.

По данным пресс-релиза американской лаборатории ядерных исследований Sandia National Laboratories, в США разработаны беспроводные источники света на основе нанокристаллов, способные в перспективе вытеснить привычные нам лампы накаливания или светильники дневного света. Помимо отсутствия электрических проводов, новые лампы обладают еще одним достоинством - очень высокой эффективностью. Беспроводные источники света разработаны в рамках совместного проекта Лос Аламосской национальной лаборатории и лабораторий Sandia. Излучающими элементами в них являются нанокристаллы.

В качестве источников энергии используются полупроводниковые структуры, известные как "квантовые колодцы" (quantum well). Их ультрафиолетовое излучение эффективно поглощается нанокристаллами, после чего переизлучается в видимом диапазоне. Показано экспериментально, что структура из нанокристаллов начинает излучать свет, находясь в непосредственной близости от источника энергии.

Подобный механизм обладает рядом привлекательных достоинств. В частности, длина волны света, излучаемого нанокристаллами, определяется в большей степени геометрическими параметрами структур, а не свойствами использованных материалов, что позволяет легко получать источники определенного цвета (например, красного, синего, зеленого), либо, комбинируя их, получать белый цвет. "Квантовый колодец", использовавшийся в проведенных американскими учеными экспериментах, представляет собой пленку толщиной около трех нанометров из индий-нитрида галлия, нанесенную на подложку диаметром два дюйма. Структура энергетических уровней позволяет "квантовому колодцу" излучать в ультрафиолетовом диапазоне (длина волны около 400 нм).

Сам "квантовый колодец" был создан в лабораториях Sandia химиком Дэниэлом Колеске (Daniel Koleske). Сбор экспериментальной установки и проведение экспериментов, а также разработка теории осуществлялись учеными Лос-Аламосской лаборатории. В проведенном эксперименте накачка "квантового колодца" энергией осуществлялась с помощью лазера. Замена лазера на более удобный в эксплуатации электрический ток сопряжена со значительными трудностями, однако ученые полагают, что эта проблема вполне разрешима.

Уже в первых экспериментах эффективность передачи энергии составляла 55%. Ученые полагают, что в будущем этот показатель может значительно возрасти, практически до 100%. Разработка высокоэффективных источников света - одна из приоритетных задач современной полупроводниковой электроники: на сегодняшний день осветительные приборы являются основным потребителем вырабатываемой в мире электроэнергии.

Наиболее многообещающим направлением в этой области видится создание сверхярких светодиодов. Подобные устройства уже появились на рынке - в частности, итальянская компания Rimsa разработала светильник для операционных PentalLED, дающий абсолютно "холодный" свет. В нем используются светодиоды Luxeon V, способные излучать световой поток величиной 120 люмен и по времени жизни в двадцать пять раз превосходящие галогеновые, используемые в настоящее время.

Разработка эффективных "беспроводных" источников света на базе наноструктур, без сомнения, существенно расширит спектр применения новых технологий.