Кембриджские ученые разработали умную систему освещения следующего поколения

Ученые из Кембриджского университета возглавили разработку интеллектуальной системы освещения следующего поколения, используя сочетание нанотехнологий, науки о цвете, передовых вычислительных методов, электроники и уникального производственного процесса. Они создают интеллектуальные устройства белого света с регулируемым цветом из квантовых точек.

Используя более трех основных цветов освещения, используемых в основном в светодиодах, ученые могли более точно воспроизвести дневной свет. При тестировании система продемонстрировала превосходную цветопередачу, более широкий рабочий диапазон, чем современные технологии интеллектуального освещения, и более широкий спектр настройки белого света. источников света благодаря их превосходной чистоте цвета и регулируемости. Благодаря своим отличительным оптоэлектронным характеристикам они демонстрируют отличные цветовые характеристики как благодаря широким возможностям управления цветом, так и высокой способности цветопередачи.

Ученые разработали архитектуру светоизлучающих диодов с квантовыми точками (QD-LED) на основе яркого белого света следующего поколения. Для этого они объединили оптимизацию цвета на уровне системы, оптоэлектронное моделирование на уровне устройства и извлечение параметров на уровне материала.

Они разработали структуру вычислительного проектирования на основе алгоритма оптимизации цвета, используемого для нейронных сетей в машинном обучении, а также нового метода переноса заряда и моделирования светового излучения.

Квантовые точки, которые использовали ученые, имели диаметр от трех до 30 нанометров. Выбрав квантовые точки определенного размера, они смогли преодолеть некоторые практические ограничения светодиодов. Это также помогло им достичь длин волн излучения, необходимых для проверки их предсказаний.

Команда проверила свой дизайн, создав новую архитектуру устройства белого освещения на основе QD-LED. Тест показал отличную цветопередачу, более широкий рабочий диапазон, чем у современных технологий, и широкий спектр индивидуальной настройки оттенка белого света.

Недавно разработанная система QD-LED показала диапазон коррелированной цветовой температуры (CCT) от 2243K (красноватый) до 9207K (яркое полуденное солнце) по сравнению с современными интеллектуальными светильниками на основе светодиодов, которые имеют CCT от 2200K до 6500K. Индекс цветопередачи (CRI) — мера цветов, освещенных светом, по сравнению с дневным светом (CRI = 100) — системы QD-LED составлял 97, по сравнению с текущими диапазонами интеллектуальных ламп, между 80 и 91.

Дизайн может открыть путь к более точному и эффективному интеллектуальному освещению. Каждый из трех светодиодов должен быть затемнен отдельно, чтобы создать определенный цвет в светодиодной умной лампочке. Все квантовые точки управляются одним общим управляющим напряжением для достижения полного диапазона цветовой температуры в системе QD-LED.

Профессор Чон Мин Ким из Кембриджского инженерного факультета, который руководил исследованием, сказал: «Это первая в мире полностью оптимизированная, высокопроизводительная интеллектуальная система белого освещения на основе квантовых точек. Это первая веха в полном изучении интеллектуального белого освещения на основе квантовых точек для повседневных приложений».

Профессор Гехан Амаратунга, один из руководителей исследования, сказал: «Возможность лучше воспроизводить дневной свет благодаря динамически изменяющемуся цветовому спектру в одном источнике света — это то, что нам нужно. Мы достигаем этого новым способом, используя квантовые точки. Это исследование прокладывает путь к нескольким новым адаптивным средам освещения для человека».

Справочник журнала:

Самаракун, К., Чой, Х.В., Ли, С. и соавт. Оптоэлектронная система и интеграция устройств для светодиодного белого освещения с квантовыми точками с вычислительной структурой проектирования. Нац Коммон 13, 4189 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31853-9

Похожие сообщения