Forskarna på Chalmers vill revolutionera LED-belysningen

Vet du vad organiska-oorganiska perovskiter är? Nej, vi tänkte väl det… Men om forskarna på Chalmers knäcker koden till de här luriga små rackarna så väntar kanske en ny belysningsrevolution runt hörnet. Docent Maths Karlsson berättar om hur det ska gå till.

Forskningsprojektet ”Ny förståelse om vita fosforer för energieffektiv belysning” är ett av de projekt som nyligen har fått bidrag från Bertil och Britt Svenssons stiftelse för belysningsteknik.

Vad är det ni ska göra?

– Fosforbaserade vita lysdioder, LED, erbjuder möjligheter till stora energibesparingar jämfört med traditionella belysningstekniker, det vet nog de flesta. Komfortabelt, det vill säga ett något gulaktigt, vitt ljus, kan fås genom att en blå LED beläggs med två eller fler fosforer (till exempel en gul och en röd fosfor). Men tillverkningen är komplicerad och leder till höga kostnader. Idealet vore att använda bara en, vit, fosfor. En sådan fosfor går att skapa med hjälp av så kallade organiska-oorganiska perovskiter. Men eftersom de här materialen är känsliga för värme så går ljusproduktionen, och därmed också energieffektiviteten, ner när dioden blir varm. I vårt forskningsprojekt vill vi undersöka sambandet mellan struktur och dynamik och fosforprestanda för organiska-oorganiska perovskiter. Kunskap som sedan ska kunna användas för att utveckla nya fosforer som är termiskt stabila och ger ett komfortabelt vitt ljus.

Hur undersöker man organiska-oorganiska perovskiter?

– Det här handlar om grundforskning. För att lösa problemet så behövs det bättre grundläggande förståelse för de här materialen och mekanismerna bakom deras förmåga att omvandla blått ljus till vitt ljus. Vi kommer bland annat att undersöka atomstrukturen, det vill säga var atomerna sitter, samt atomdynamiken, det vill säga hur de rör sig. Det kommer vi att göra med hjälp av optiska tekniker och datorsimuleringar. Vi kommer också att använda oss av en metod som kallas neutronspridning, vilken finns att tillgå vid storskaliga forskningsanläggningar, sådana som Institut Laue-Langevin i Grenoble och Japan Proton Accelerator Research Complex utanför Tokyo. Just nu byggs faktiskt en sådan typ av forskningsanläggning i Lund. Den kallas European Spallation Source (ESS) och kommer att kunna börja användas om 3-4 år. ESS är Sveriges största satsning inom forskningsinfrastruktur någonsin och kommer betyda väldigt mycket för svensk forskning.

Vad kan er forskning komma att betyda för belysningsbranschen på sikt?

– Om man kunde utveckla en LED-modul med ett bra, ergonomiskt ljus och hög energieffektivitet som bara använder sig av en fosfortyp så skulle det innebära en mindre komplex tillverkning. Så resultatet skulle kunna bli ett bättre och mer energieffektivt ljus till lägre kostnad. Många av de fosforer som används i dag bygger på sällsynta jordartsmetaller som cerium och europium. Dessa klassas dock som kritiska råvaror och ur hållbarhetssynpunkt vore det bra att komma från det beroendet.

Vad betyder pengarna från Belysningsstiftelsen för ert projekt?

– Vi kommer att använda medlen för att delfinansiera en postdoktortjänst. För oss är det väldigt värdefullt att ha möjligheten att söka bidrag även från privata finansiärer. Det är ett mycket viktigt komplement till de statliga stöden. Det vi har uppskattat mycket i kontakterna med Belysningsstiftelsen är enkelheten. Det var lätt att söka och vi fick svar snabbt. Det betyder jättemycket för oss.