Inga produkter i varukorgen.
Belysningsbranschen mot generationsskifte
Högintensiva lysdioder som är energisnåla, långlivade och skonsamma mot miljön kan snart sitta i din taklampa.
– Tekniken skulle kunna bli ett generationsskifte för belysningsbranschen, säger professor Magnus Willander vid Chalmers tekniska högskola och en av hjärnorna bakom tekniken.
Taklampor, golvlampor, bakgrundsbelysning i dataskärmen, lampor i bilen, utomhus. Ja, nog finns det gott om lampor. Enligt Magnus Willander, professor i fysik och teknisk fysik vid Chalmers i Göteborg, bygger de flesta lampor som används idag på en föråldrad teknik. De är ömtåliga, inte särskilt energieffektiva och innehåller dessutom ämnen som är farliga för miljön. För att ersätta dessa har han tillsammans med andra forskare arbetat med att hitta ett kostnadseffektivt sätt att få fram ljus genom högintensiva lysdioder. Resultatet har varit gott och snart ska den nya tekniken lanseras kommersiellt genom företaget Northern Lighting Systems.
– Tekniken är både energieffektiv och miljövänlig. Produkterna är inte heller dyra att tillverka, säger han och visar upp till våning sex, och avdelningen för fysik och teknisk fysik där forskningen pågått under flera års tid.
Nya material
De lysdioder som forskarna tagit fram kallas för Zinkoxid Nanorods HB LED och är mycket billigare att tillverka än de högintensiva lysdioder, Galliumnitrid HB LED, som funnits på marknaden i cirka tio år. Tekniken som används för att få fram ljus bygger på en halvledarteknologi med liknande teknologi som den som återfinns i datorer. HB-LEDs har högre energieffektivitet och livslängd än vanliga lampor och en robust struktur som gör att den kan användas i påfrestande miljöer. Problemet med den tidigare tekniken är dock att galliumnitirid som är det material som används i dioderna, är mycket kostsamt. Det har gjort att tekniken bara används inom områden där de tekniska fördelarna överskuggat priset, exempelvis i mobiltelefonskärmar samt inom fordonsindustrin. I hemmen och på arbetsplatserna har de traditionella lamporna fått stanna kvar.
– Vår lösning har ungefär samma teknik som bas, men vi har använt nya material och tillverkningsmetoder som inte alls är lika kostsamma, förklarar Magnus Willander.
Zinkoxid bättre
Det halvledarmaterial, zinkoxid, som Northern Lighting Systems istället använder vid diodframställning, gör tillsammans med en väl konfigurerad nanostruktur att ljusintensiteten ökar upp till fyra gånger jämfört med tidigare lysdioder. Zinkoxiden har egenskaper som gör att omvandlingen från elektroner till ljus kan ske med 99 procents effektivitet. Det kallas för den interna rekombinationseffekten. Dessutom har man utformat produkten på ett helt nytt sätt. I vanliga lysdioder förloras mycket energi genom värme, vilket beror på att ljuset från dioden stängs inne. Northern Lighting Systems har istället kanaliserat nanostrukturerna så att de växer upp som stavar som står i långa rader och främst sprider ljus från diodens topp. Det gör att effektiviteten på ljuset ökar med det dubbla. Mycket lite energi går förlorad som värme vilket också innebär att man kan tillverka större dioder.
– Tidigare har värmeutvecklingen gjort att högintensiva lysdioder inte kunnat användas i alla miljöer och bara i kombination med vissa material. Med vår teknik skulle man kunna använda dlysdioder på större ytor och integrera dem med alla möjliga typer av material, exempelvis för att få fram lysande tapeter, eller lysande träbord, säger Jesper Echardt som tillsammans med Magnus Willander arbetar med Northern Lighting Systems.
Tekniken gör det också lättare att få fram vitt ljus, betonar forskarna, något som varit svårt med traditionella lysdioder.
Generationsskifte i sikte
Hittills har gruppen haft fullt upp med grundforskningen kring Zinkoxid Nanorods och ännu finns inga färdiga elektriskt kopplade prototyper klara. De arbetar dock för fullt för att tillsammans med näringslivet ta fram potentiella produkter.
Magnus Willander och Jesper Echardt ser stor potential med tekniken. Där en vanlig lampa kan brinna 1 000 timmar håller lysdioden i 100 000. Energieffektiviteten och möjligheten att drastiskt sänka kostnaderna för produktionen av lysdioder gör att alla vanliga lampor skulle kunna bytas ut. Dessutom innehåller dioderna inte miljöbelastande ämnen som kvicksilver och bly. De har en stryktålig struktur och behöver inte omgärdas av ett skört glashölje.
– De slår egentligen glödlampor i allt och jag tror att vi kan vänta oss ett generationsskifte i belysningsbranschen. Vår förhoppning är att vi under nästa år kommer att ha igång en småskalig produktion av våra lysdioder, säger Jesper Echardt.
Fakta://
Diodtillverkning grundar sig idag på en tunnfilmsteknologi där dioderna byggs upp genom en lager på lager princip. Dioden består principiellt av ett negativt och ett positivt lager där de negativa och positiva laddningsbärarna dras mot varandra och slås samman när en spänning tillsätts. Vid sammanslagningen bildas en foton som vi uppfattar som ljus.
Zinkoxid Nanorods HB LED har den tekniken i botten, men använder zinkoxid som halvledarmterial vid diodframställning istället för det mer kostsamma ämnet galliumnitrid. Tillsammans med en väl konfigurerad nanostruktur gör det att ljusintensiteten ökar och att mindre energi går förlorad som värme.
