Dagens hvite LED-lamper er egentlig blå, men lyset forvandles gjennom et lag av fosforescerende materiale slik at lyset ser hvitt ut.
Dette fører i sin tur til at LED-lamper har problemer med å takle varmen som oppstår under de effektene som kreves ved tradisjonell belysning, noe som igjen har påvirket levetiden til LED-lampene.
Nå har svenske forskere gjenopptatt forskningen på en prosess som gjør det mulig å erstatte galliumnitrid, som brukes i dagens LED-lys, med silisiumkarbid.
Les også: Grafén skal gi LED-lys lengre liv
"Kjøpes på paller"
Silisiumkarbid inneholder ingen sjeldne, giftige eller kostbare grunnstoffer, og kan potensielt gi svært stabile dioder.
– Mens galliumnitrid er relativt kostbart, kan du kjøpe silisiumkarbid på pall, i volumer på flere tonn. Silisiumkarbid kan produseres billig i store kvanta, fordi vi har stor tilgang til silisium og karbon i jordskorpen, sier forsker Ole Martin Løvvik i Sintef Materialer og kjemi, som selv jobber med materialet, men da til utvikling av mer effektive solceller.
Les også: Lyn og torden tar knekken på LED-belysning
Tåler mer, koster mindre
– Utfordringen er å få produsert materialet rent nok og uten defekter. Produksjonteknikken svenskene utvikler er lett skalerbar, noe som kan gjøre det mulig å produsere høykvalitetsmateriale i stor skala, sier Løvvik til Teknisk Ukeblad.
Det er fortsatt langt dyrere å erstatte de tradisjonelle glødelampene med LED-pærer. Siden silisiumkarbid leder bort varme, blir lysdioder i dette materialet betydelig mindre varmefølsomme enn dagens LED-lamper.
Lykkes svenskene kan resultatet bli billigere og mer hardføre LED-lamper på markedet.
– Det har vært problemer med overraskende lav levetid for en del av LED-løsningene, fordi det fosforescerende laget som blant annet skal absorbere det blå lyset er ustabilt. Det beste er å utvikle noe som leverer hvitt lys. Det er det svenskene nå håper å få til med silisiumkarbid som de "doper" med andre typer materiale, sier Løvvik.
Les også: Vi bruker 800 millioner i året på å lyse opp veiene. Slik skal strømregningen tas ned
– Upløyd mark
For noen år tilbake utviklet halvleder-ekspertene produksjonsmetoden for å produsere silisiumkarbid, hvor de samtidig tilsetter atomer med nitrogen, aluminium og bor.
Mangel på penger førte til at forskerne la metoden på is, og heller konsentrerte seg om å utvikle kubisk silisiumkarbid for solceller och grafen. Nå er de i gang igjen, og skal videreutvikle materialet og levere det til Danmarks tekniske universitet (DTU).
Her har professor ved DTU Fotonik, Haiyan Ou, fått støtte til et 3,5 år langt prosjekt som skal resultere i en hvit lysdiode av nettopp silisiumkarbid. I 2018 skal lysdioden demonstreres.
Det endelige målet er å introdusere lysdioden for markedet, som et alternativer til tradisjonelle lysdioder basert på galliumnitrid.
– Danskene er dyktige innen selve lysdiodeteknikken, og vi er igang igjen med forskningen på å produsere materialet. Dette er superspennende, det finnes få publiserte arbeider innen dette feltet. Vi brøyter upløyd mark, sier Linköpings-forsker Mikael Syväjärvi til universitetets eget nettsted.
Det ble for dyrt å legge strøm til tunnelen: Det ble for dyrt å legge strøm til denne tunnelen. Nå skal den lyses opp av solceller
– Lovende
Utfordringen har vært de optoelektroniske egenskapene, som ikke har vært gode nok i konkurranse med dagens hvite LED-teknologi.
Forskerne regner med at resultatet kan bli hvite lysdioder med en levetid på rundt 35 år, ettersom de unngår bruk av fosforescerende materialer basert på sjeldne jordartsmetaller.
Sintef-forskeren sier levealderen blir rent hypotetisk før produksjonsløsningen er på plass.
– Men svenskenes løsning styrer unna de fleste problemene som begrenser levetiden til dagens LED-teknologi, så dette er absolutt lovende, sier Løvvik til Teknisk Ukeblad.
I 2014 fikk japanske forskere nobelprisen i kjemi for oppfinnelsen av den nye energieffektive og miljøvennlig lyskilden: Den blå lysdioden som lager hvitt lys.
Løsningen var å bruke galliumnitrid, og nobelprisvinnerne klarte etter årelang forskning å håndtere det vanskelige stoffet slik at det kunne utnyttes i LED-lamper.
– Selv de japanske nobelprisvinnerne er med og utvikler lysdioder med silisiumkarbid. Det er ikke et spørsmål om de nye, hvite lysdiodene kommer, men når. Det finnes både store energibesparelser og gode forretninger i denne teknikken, sier Syväjärvi.
