Mikroskopijne punkciki światła utworzone poprzez ogrzewanie przewodzących włókien, świecących przez przezroczystą, także przewodzącą błonę. Czy tak wygląda przyszłość żarówek?
Standardowe żarówki zdają się już dokonywać swego żywota. Być może jednak doczekają się odrodzenia – tyle tylko że w mikroskali. Naukowiec IEEE oraz profesor Texas A&M University – Yue Kuo – wraz ze swoim byłym studentem Chi-Chou Linem, rozwija nowe urządzenie półprzewodnikowe wykorzystujące tę samą, podstawową zasadę.
Podobnie jak konwencjonalne żarówki, urządzenie to emituje światło dzięki podgrzewaniu włókna do tego stopnia, by zaczęło świecić. Różnica polega jednak na tym, że włókna są malutkie – o średnicy od 20 do 150 nanometrów – oraz na fakcie, że takie żarówki mogłyby być wytwarzane w zakładzie produkcji półprzewodników.
„W prostych słowach, to półprzewodnikowa wersja żarówki Edisona” – powiedział Kuo. Podobnie jak tamtejsze, tak i opracowane przez niego żarówki charakteryzować miałyby się bardzo dużą żywotnością. Podczas IEEE International Electron Devices Meeting w San Francisco naukowiec stwierdził, że jego wynalazek jest w stanie wytrzymać ponad 7 tysięcy godzin stałej eksploatacji.
Yue Kuo nazwał swoje dzieło „półprzewodnikowe żarowe LED-y”. Trzeba jednak szybko wyjaśnić, że „D” nie pochodzi tutaj od słowa „diode” (dioda), lecz od „device” (urządzenie), a samo urządzenie jest właściwie kondensatorem MOS.
LED-y Kuo to tak naprawdę „kanapka” złożona z cienkiej warstwy dielektrycznego, izolacyjnego materiału umieszczonego pomiędzy przewodnikiem i warstwą krzemu typu p (z mnóstwem otworków). Światło przechodzi przez przewodnik na górę układu, która wykonana jest z przezroczystej błony przewodzącej (na przykład tlenku cyny indu).
Aby żarówka w ogóle jednak emitowała światło, Kuo i Lin przyłożyli odpowiednio wysokie napięcie, aby doszło do przebicia w dielektryku. W wyniku tego mnóstwo mikroskopijnych, przewodzących włókien nagrzewa się i w rezultacie generuje światło. Podobnie jak żarówki, LED-y tych wynalazców emitują białe światło żarowe w szerokim zakresie widmowym. To duża zaleta nad konwencjonalnymi LED-ami.
Kuo i Lin pracują nad wynalazkiem od 2011 roku. Badania wykazały, że „półprzewodnikowe żarowe LED-y” mogą być wykonane z powszechnie dostępnych materiałów i wytwarzane podstawowymi technikami. Tanie w produkcji i cechujące się dużą żywotnością żarówki mogą zatem być świetną alternatywą – tak dla diod LED, jak i konwencjonalnych żarówek.
Pozostał jednak jeszcze pewien problem do rozwiązania. Otóż dużą wadą tej technologii jest niska efektywność. Wstępne pomiary pokazują, że zaledwie niespełna 1 procent energii elektrycznej jest przekształcany w światło (konwencjonalne żarówki tracą ok. 90 proc. na ogrzewanie). Nie powinniśmy jednak tego rozwiązania przekreślać.
Źródło: IEEE Spectrum
