För att bli mer energieffektiv, många människor har bytt ut sina glödlampor mot lysdioder (LED). Dock, de som för närvarande finns på marknaden avger mycket blått ljus, som har kopplats till ögonproblem och sömnstörningar. Nu, forskare som rapporterar in ACS tillämpade material och gränssnitt har utvecklat en prototyp LED som reducerar – istället för masker – den blå komponenten, samtidigt som färgerna ser ut precis som de gör i naturligt solljus.

LED-lampor är populära på grund av sin låga energiförbrukning, lång livslängd och förmåga att slå på och av snabbt. Inuti glödlampan, ett LED-chip omvandlar elektrisk ström till högenergiljus, inklusive osynlig ultraviolett (UV), violetta eller blå våglängder. Ett lock som placeras på chipet innehåller flera fosforer - fasta självlysande föreningar som omvandlar högenergiljus till synliga våglängder med lägre energi. Varje fosfor avger en annan färg, och dessa färger kombineras för att producera ett vitt ljus med brett spektrum. Kommersiella LED-lampor använder blå lysdioder och gul-emitterande fosforer, som framstår som en förkylning, starkt vitt ljus som liknar dagsljus. Kontinuerlig exponering för dessa blåtonade ljus har kopplats till kataraktbildning, och att slå på dem på kvällen kan störa produktionen av sömnframkallande hormoner, som melatonin, utlöser sömnlöshet och trötthet. För att skapa en varmare vit LED-lampa för användning på natten, tidigare forskare lade till rödemitterande fosfor, men detta maskerade bara den blå nyansen utan att bli av med den. Så, Jakoah Brgoch och Shruti Hariyani ville utveckla en fosfor som när den används i en violett LED-enhet, skulle resultera i ett varmvitt ljus samtidigt som man undviker det problematiska våglängdsområdet.

Som ett bevis på konceptet, forskarna identifierade och syntetiserade en ny självlysande kristallin fosfor innehållande europium ((Na) _1,92 Eu _0,04 )MgPO ₄ F). I termiska stabilitetstester, fosforens emissionsfärg var konsekvent mellan rumstemperatur och den högre driftstemperaturen (301 F) för kommersiell LED-baserad belysning. I långvariga fuktexperiment, föreningen visade ingen förändring i färgen eller intensiteten hos det alstrade ljuset. För att se hur materialet kan fungera i en glödlampa, forskarna tillverkade en prototypenhet med en violett-ljus-LED täckt av ett silikonlock som innehöll deras självlysande blå förening blandad med röd-emitterande och grön-emitterande fosfor. Den producerade det önskade ljusa varmvita ljuset samtidigt som den minimerade intensiteten över blå våglängder, till skillnad från kommersiella LED-lampor. Prototypens optiska egenskaper avslöjade färgen på föremål nästan lika bra som naturligt solljus, uppfylla behoven av inomhusbelysning, forskarna säger, även om de tillägger att mer arbete måste göras innan det är klart för daglig användning.