Nad prototypem nowoczesnej białej lampy LED o świetle bezpiecznym dla ludzkiego wzroku pracują naukowcy z Politechniki Warszawskiej.
Sztuczne oświetlenie jest jednym z najbardziej charakterystycznych wyznaczników współczesnej cywilizacji. Dzięki niemu możliwe stało się m.in. znaczne uniezależnienie aktywności człowieka od rytmu dobowego, któremu podlega światło słoneczne. W ostatnich latach szczególne ważne są źródła światła białego oparte na technologii LED, używane m.in. do oświetlania niewielkich pomieszczeń oraz we wszelkiego rodzaju wyświetlaczach.
Źródła światła oparte na diodach LED mają niezaprzeczalne zalety: są energooszczędne, mogą być łączone w moduły, są coraz tańsze, a ich światło, jeśli chodzi o wrażenia wzrokowe, przypomina światło naturalne. Jednakże mimo pozornego podobieństwa oświetlenia naturalnego i sztucznego opartego na białych diodach LED, widma emisyjne tego drugiego różnią się, czasami znacznie, od widma naturalnego światła dziennego. W praktyce widmo komercyjnych białych diod LED wyraźnie odbiega od naturalnego widma światła słonecznego, co sprawia, że takie sztuczne światło jest męczące dla oczu, a w dłuższej perspektywie może prowadzić do poważnych zaburzeń widzenia. Ponadto, jak wykazały systematyczne badania medyczne, ekspozycja na światło o dużej składowej niebieskiej może negatywnie wpływać na sen poprzez hamowanie wydzielania melatoniny w organizmie.
W związku z tymi niebezpieczeństwami istnieje pilna potrzeba produkcji tanich białych diod LED, o widmie zbliżonym do widma światła dziennego. Ważne jest więc, aby poszukiwać tańszych odpowiedników białych diod LED o widmie bezpiecznym dla ludzkiego wzroku. Dodatkowo lampa LED z widmem bardzo zbliżonym do widma światła słonecznego może być przydatna jako symulator światła słonecznego. Wytworzenie takich diod i ich zbadanie jest głównym celem projektu „Nowe szkliste i nanokrystaliczne luminofory do białego oświetlenia LED bezpiecznego dla ludzkiego wzroku”, realizowanego we współpracy Wydziału Fizyki oraz Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Partnerem zagranicznym jest Wydział Inżynierii Materiałowej z Rensselaer Polytechnic Institute w Troy (Stany Zjednoczone).
Przeprowadziliśmy badania wstępne, które dowiodły, że możliwe jest wytworzenie szklistych luminoforów, domieszkowanych jonami metali ziem rzadkich (REE) – Eu2+/Eu3+. Ich widma fotoluminescencyjne pod wpływem pobudzenia światłem z zakresu fiolet/UV są gładkie i zbliżone do widma światła naturalnego. Takie widma mogą być o wiele zdrowsze dla ludzkich oczu niż widma luminoforów używanych obecnie w komercyjnych białych diodach LED – tłumaczy prof. dr hab. Marek Wasiucionek z Wydziału Fizyki PW, kierownik projektu
Naukowcy wykazali, że dzięki precyzyjnej kontroli parametrów syntezy, a przede wszystkim atmosfery (redukującej), temperatury i czasu, można modyfikować widmo luminescencji w celu przybliżenia go do widma światła naturalnego. Badania te wskazały, że zmiana kształtu widma fotoluminescencyjnego następowała dzięki kontrolowanej zmianie stopnia utlenienia jonów REE (w szczególności Eu) podczas syntezy szkieł. Dzięki temu udało się uzyskać widmo ciągłe i pozbawione ostrych linii.