Znanstvenici s Cambridgea dizajnirali su novu generaciju pametnog sustava rasvjete

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znanstvenici da Universidade de Cambridge lideraram o desenvolvimento do sistema de iluminação inteligente de última geração usando uma combinação de nanotecnologia, ciência da cor, métodos computacionais avançados, eletrônica e um processo de fabricação exclusivo. Eles criam dispositivos de luz branca inteligentes e controláveis ​​por cores a partir de pontos quânticos.

Usando mais de três cores de iluminação primária usadas principalmente em LEDs, os znanstvenici poderiam produzir a luz do dia com mais precisão. Quando testado, o sistema demonstrou excelente renderização de cores, um alcance operacional mais amplo do que a tecnologia de iluminação inteligente atual e um espectro mais amplo de personalização de luz branca. fontes de luz devido à sua excelente pureza de cor e capacidade de ajuste. Eles exibem ótimo desempenho de cores tanto em ampla capacidade de controle de cores quanto em alta capacidade de renderização de cores devido às suas características optoeletrônicas distintas.

Os znanstvenici desenvolveram uma arquitetura para diodos emissores de luz de ponto quântico (QD-LED) baseado em iluminação branca brilhante de última geração. Eles combinaram otimização de cores em nível de sistema, simulação optoeletrônica em nível de dispositivo e extração de parâmetros em nível de material para fazer isso.

Eles desenvolveram uma estrutura de design computacional a partir de um algoritmo de otimização de cores usado para redes neurais em máquinas aprendizagem, juntamente com um novo método de transporte de carga e modelagem de emissão de luz.

Os pontos quânticos que os znanstvenici usaram tinham entre três e 30 nanômetros de diâmetro. Ao escolher pontos quânticos de um tamanho específico, eles conseguiram superar algumas das limitações práticas dos LEDs. Isso também os ajudou a alcançar os comprimentos de onda de emissão necessários para testar suas previsões.

A equipe validou seu projeto criando uma nova arquitetura de dispositivo de iluminação branca baseada em QD-LED. O teste mostrou excelente renderização de cores, uma faixa operacional mais ampla do que a tecnologia atual e um amplo espectro de personalização de tonalidade de luz branca.

O sistema QD-LED recém-projetado mostrou uma faixa de temperatura de cor correlacionada (CCT) de 2243K (avermelhado) a 9207K (sol brilhante do meio-dia), em comparação com as atuais luzes inteligentes baseadas em LED, que têm um CCT entre 2200K e 6500K. O índice de reprodução de cores (CRI) – uma medida de cores iluminadas pela luz em comparação com a luz do dia (CRI=100) – do sistema QD-LED foi de 97, em comparação com as faixas atuais de lâmpadas inteligentes, entre 80 e 91.

O design pode abrir as portas para uma iluminação inteligente mais precisa e eficiente. Cada um dos três LEDs deve ser regulado separadamente para produzir uma cor específica em uma lâmpada inteligente de LED. Todos os pontos quânticos são acionados por uma única tensão de controle comum para atingir toda a faixa de temperatura de cor no sistema QD-LED.

Professor Jong Min Kim do Departamento de Engenharia de Cambridge, que co-liderou a pesquisa, disse, “Este é o primeiro mundo: um sistema de iluminação branca inteligente baseado em pontos quânticos totalmente otimizado e de alto desempenho. Este é o primeiro marco para explorar totalmente a iluminação branca inteligente baseada em pontos quânticos para aplicações diárias.”

O professor Gehan Amaratunga, que co-liderou a pesquisa, disse: “A capacidade de reproduzir melhor a luz do dia através de seu espectro de cores variável dinamicamente em uma única luz é o que buscamos. Conseguimos isso de uma nova maneira usando pontos quânticos. Esta pesquisa abre caminho para vários novos ambientes de iluminação humana responsivos.”

Referenca časopisa:

    Samarakoon, C., Choi, HW, Lee, S. et al. Sistema optoeletrônico e integração de dispositivos para iluminação branca de diodo emissor de luz de ponto quântico com estrutura de design computacional. Nat Commun 13, 4189 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31853-9
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