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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13039 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Um fenômeno conhecido como “vazamento de luz azul” causado pelo superaquecimento dos LEDs pcW foi identificado recentemente e representa um risco para os usuários. Este estudo se concentra em investigar e otimizar uma solução para resolver esse problema. Para resolver o problema de superaquecimento e vazamento de luz azul, exploramos a aplicação de um material termocrômico específico denominado nanocelulose cristalina (CNC). Introduzimos o CNC dentro da lente epóxi dos LEDs brancos. É importante ressaltar que, sob condições padrão, o CNC tem um impacto insignificante nas propriedades ópticas da luz branca de saída. Porém, quando surgem condições de superaquecimento, levando ao vazamento de luz azul, o aumento da temperatura desencadeia um efeito de escurecimento no CNC. Este comportamento termocrômico do CNC permite que ele absorva fortemente a luz azul, resultando em uma supressão significativa do fluxo luminoso de saída. Como resultado, a lâmpada escurece, o que não só evita que os olhos do usuário sejam expostos à luz azulada prejudicial, mas também serve como um indicador de envelhecimento no pcW-LED. Ao implementar o CNC como um material responsivo no design de LEDs brancos, este estudo oferece uma solução prática e eficaz para mitigar os efeitos negativos do vazamento de luz azul causado pelo superaquecimento. Esta melhoria aumenta a segurança e o conforto dos usuários, ao mesmo tempo que fornece um sistema de alerta precoce para o envelhecimento dos LEDs pcW.

A iluminação de estado sólido (SSL) usando a fonte de luz branca de diodos emissores de luz branca convertidos em fósforo (pcW-LEDs) mostrou propriedades como alta eficiência energética, resposta rápida, reprodução de cores adequada, longa vida útil e baixo custo1, 2,3,4,5,6. A luz branca pode ser gerada com base em dicromática, tricromática e tetracromática2. O método mais simples, eficiente e amplamente utilizado é usar uma matriz de LED azul para excitar o fósforo amarelo de conversão descendente de YAG:Ce, a mistura de saída de luz azul e amarela causará a percepção “branca” para os olhos humanos2. Entre as pesquisas relacionadas aos pcW-LEDs, problemas de baixa distribuição espacial de uniformidade de cores, baixo índice de reprodução de cores (CRI), risco de luz azul, dependência de eficiência de temperatura e desempenho de cores têm atraído muitos cientistas para estudar e relatados através de muitos artigos7 ,8,9,10,11,12,13,14,15,16. Recentemente, os fenômenos de vazamento azul que ocorrem durante o processo de operação dos LEDs pcW foram relatados por Sun et al. em um relatório de 202217. O fenômeno de vazamento azul é definido por uma diminuição significativa na emissão amarela do fósforo e uma diminuição não tão importante na luz azul proveniente da matriz. Portanto, o valor da temperatura de cor correlacionada (CCT) relacionado à relação Azul/Amarelo aumenta drasticamente. As razões para a emissão de luz azulada estão relacionadas ao efeito de superaquecimento que se origina da limitação da eficiência quântica interna e da perda de Stoke do fósforo . Existem muitos relatos sobre o efeito da luz azul no tecido da retina dos olhos humanos21,22,23,24. Os olhos humanos enfrentam riscos em relação à visualização, iluminação saudável e segurança fotobiológica. Algum esforço tem sido feito para reduzir o efeito negativo da luz azul na segurança biológica, na visualização e na qualidade do sono dos humanos25,26,27,28. Vários estudos propuseram soluções para o gerenciamento térmico de LEDs pcW. Yang et al. relataram que com base na autocompensação entre a eficiência de excitação e a eficiência de conversão dos fósforos, a estabilização do CCT em LEDs pcW pode ser obtida . Em um estudo relacionado, Yang et al. propuseram uma abordagem prática para medir temperaturas de fósforo na operação de LEDs pcW que pode ajudar a obter informações sobre as condições térmicas para controlar o efeito térmico em LEDs pcW30. Sun et al. proteção de circuito projetada para aumentar a segurança fotobiológica dos olhos humanos dos LEDs pcW em caso de condições de superaquecimento .