Graphene: chìa khóa mới cho công nghệ đèn LED

Bằng cách ứng dụng vật liệu graphene với ưu điểm dẫn nhiệt tốt, các nhà nghiên cứu - trong đó có cả sự tham gia của người Việt – đã mở ra bước tiến mới cho công nghệ đèn LED.

Việc kết hợp vật liệu graphene, một loại vật liệu mới kỳ diệu, với công nghệ đèn LED, tương lai của công nghệ chiếu sáng, sẽ đem lại một tiến bộ vượt bậc về công nghệ. Mặc dù đây không hoàn toàn là mục tiêu ban đầu của hai nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc và Việt Nam, nhưng thực sự cuối cùng họ đã đạt được sự kết hợp hoàn hảo này.

Qua công bố mới được xuất bản trên tạp chí Nature, họ đã chứng minh rằng việc sử dụng vật liệu graphene cho phép đèn LED trở nên sáng hơn nhờ vào đặc tính dẫn nhiệt tốt của vật liệu graphene.

Một thách thức về mặt công nghệ được đặt ra ở đây là làm cách nào trồng được lớp tinh thể GaN trong cấu trúc đèn LED lên trên nền vật liệu graphene với những khác biệt rất lớn về cấu trúc tinh thể và hằng số mạng tinh thể. “Giải pháp công nghệ được nhóm nghiên cứu đưa ra là sử dụng một lớp đệm khuôn mẫu oxit graphene (hình c) với kích thước micro trên đế sapphire".

Đây thực sự là một tiến bộ mới trong công nghệ của bóng đèn LED, cho phép tiêu tốn năng lượng chỉ bằng 20% so với bóng đèn sợi đốt thông thường, và theo các nhà sản xuất tuổi thọ bóng sẽ kéo dài trong khoảng 25năm.

Đèn LED được sản xuất và bán nhiều trên thị trường chiếu sáng nhưng vẫn đang phải đối mặt với những thách thức. Chưa phổ biến loại bóng đèn LED công suất cao (khoảng 1600 lumen) một phần vì lượng nhiệt mà chúng phát ra ở những độ sáng cao có thể làm hỏng thiết bị.

Năm ngoái, các nhà sản xuất lớn như GE, Philips và Osram đều công bố cho ra mắt đèn LED tương đương 100 watt. Ngoài ra một loại bóng đèn LED 100 watt siêu hiệu quả có tên gọi Nanolight được công bố trên trang web Kickstarter. Nhưng đó mới chỉ là bước ban đầu.

Những tiến bộ công nghệ vừa rồi ở châu Á có thể khởi đầu cho bước tiến lớn tiếp theo.

"Việc đưa vào lớp oxitgraphene đã giúp gia tăng đáng kể khả năng phát sáng của đèn LED so với những bóng đèn LED thông thường, bằng cách phát tán lượng nhiệt phát sinh trong đèn LED và gia tăng khả năng chịu nhiệt của đèn. Giải pháp công nghệ đơn giản nàycó thể cho phép tích hợp vật liệu graphene với diện tích lớn vào các thiết bị quang điện tử khác để loại bỏ nhiệt một cách hiệu quả", các nhà nghiên cứucho biết.

Tác giả của bài báo bao gồm: Nam Han, Han Min và S. Chandramohan từ Đại học Quốc gia Chonbuk ở Hàn Quốc, Trần Việt Cường đến từ Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh ở Việt Nam, và những người khác từ Chonbuk và từ Viện Khoa học cơ bản Hàn Quốc, Viện công nghệ chiếu sáng Hàn Quốc.