Физики нашли способ сделать светодиоды комфортными для зрения. Лампы этого типа – яркие, мощные, экономичные – казалось бы, во всех отношениях лучше обычных. Тем не менее многие люди отдают предпочтение лампам накаливания: их свет приятнее для глаз. Дело в том, что по сравнению со спектром дневного света в излучении белых светодиодов недостаточно красного и сине-зеленого цветов. Ученые опубликовали работу о том, как приблизить спектр этих источников к солнечному.
Светодиодный излучатель лампы обычно помещают в твердую оболочку из материала на основе порошка люминофора. Коллаборация специалистов из Московского физико-технического института и Федеральной политехнической школы в Лозанне (Швейцария) изучила зависимость спектра света от концентрации добавок, вносимых в этот порошок, и от размеров его частиц.
Чтобы приблизить светодиодное освещение к естественному, в люминофор добавляют различные вещества, стараясь «растянуть» его спектр в красную и синюю стороны. Коллаборация российских и швейцарских специалистов в своих экспериментах использовала гадолиний – редкоземельный металл, широко применяемый в электронике и ядерной энергетике.
Ученые показали, что при уменьшении размера частиц люминофора спектр света смещается в синюю часть (длина волны уменьшается). При увеличении же концентрации гадолиния происходит смещение в красную область (длина волны увеличивается).
– Мы исследовали, каким образом светодиоды можно сделать более приятными для глаз. В порошках-люминофорах имеются разные фракции, и некоторые светят лучше, чем другие, что связано с содержанием в них определенных элементов. Именно такие материалы и следует использовать для производства светодиодных ламп, – рассказал «Известиям» один из авторов работы, аспирант МФТИ, научный сотрудник лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Степан Лисовский.
Чтобы изучить влияние каждого фактора по отдельности, ученые синтезировали четыре люминофора с разным содержанием церия и гадолиния.
– Регулируя состав и размер гранул люминофора, можно улучшить характеристики искусственного освещения. Наше исследование позволит более адресно менять спектр таких ламп, – подчеркнул Степан Лисовский.
В Институте медико-биологических проблем (ИМБП) РАН «Известиям» рассказали, что проблема неестественности излучения светодиодов хорошо известна, но до сих пор до конца не решена. Поэтому предложенное российскими физиками решение весьма перспективно.
– Специалисты из разных стран высказывают свои опасения насчет возможных рисков. Многие считают, что излучение светодиодов может оказывать негативное влияние на хрусталик глаза и вызывать его помутнение. Кое-кто считает даже, что оно может провоцировать повреждения сетчатки. Эти мнения основаны на экспериментах с животными, которые проводились около 30 лет назад. Современные лампы данного типа таких эффектов уже не дают, но исследования продолжаются. Производители во всем мире пытаются повысить энергоэффективность светодиодов и приблизить их спектр к естественному, – пояснил «Известиям» научный сотрудник ИМБП РАН Александр Смолеевский.
Результаты исследования, проведенного совместно российскими и швейцарскими учеными, недавно опубликованы в научном журнале Journal of Luminescence. Они ускорят создание технологий производства светодиодов, спектр излучения которых максимально близок к солнечному.