علم

يمكن لمصابيح LED ثنائية الاتجاه هذه حصاد الضوء واكتشاف إيماءات اليد

يمكن لمصابيح LED ثنائية الاتجاه هذه حصاد الضوء واكتشاف إيماءات اليد


يمكن أن يؤدي الجمع بين العديد من المنتجات في منتج واحد إلى توفير مساحة كبيرة. يعمل الباحثون الآن على تطوير مصابيح LED ثنائية الاتجاه يمكن التحكم فيها بإيماءات بدون لمس ويمكن شحنها بها الإضاءة المحيطة.

يمكن للشاشات الجديدة استشعار الضوء وإصدار الضوء وجمع الطاقة الكل في واحد. الجهاز يعتمد على تقنية ناشئة حديثا ، مصابيح ثنائية الاتجاه. قريبًا ، ستتمكن شاشات العرض الرقمية من الشحن والنظر إليك مباشرةً في نفس الوقت.

تشغيل مصابيح LED بنقاط الكم

تعتمد مصابيح LED ثنائية الاتجاه على تقنية قديمة: النقاط الكمومية. على الرغم من أنها متغير منها ، إلا أنها تعمل على نفس المبدأ ، مع ميزة إضافية تتمثل في القدرة على العمل فيها يعكس.

النقاط الكمومية لها اسمها لأنها في الأساس مجرد مجموعة صغيرة بشكل لا يصدق من الذرات المركزة في نقطة صغيرة جدًا لدرجة أنها عمليًاصفر الأبعاد.

وظيفة النقطة الكمومية بسيطة بشكل ملحوظ. إنه يعمل على أساس نفس مبادئ ذرة واحدة: إثارة إلكترون وجعله يقفز إلى مستوى طاقة. عندما يسقط ، سوف يقذف فوتونًا.

تعتمد النقاط الكمومية بالمثل على مستويات الطاقة الكمية. تمامًا مثل الذرات المفردة ، يمكن استخدام الطاقة لإثارة الإلكترون وإجبار انبعاث الفوتون. على عكس الذرات المفردة ، تتكون النقاط الكمومية من بضع مئات إلى بضعة آلاف من الذرات. على الرغم من أنها تشترك في نفس المساحة عمليًا ، إلا أنها تعمل بشكل متماثل مع ذرة مفردة.

ومع ذلك ، فإن ميزة النقاط الكمومية هي أن لون الضوء المنبعث يمكن أن يتغير بناءً على حجم النقطة. تنتج النقاط الأكبر أطوال موجات أطول مثل الأحمر والأشعة تحت الحمراء. تصنع النقاط الكمومية الأصغر أطوال موجية أقصر تنتج ألوانًا مثل الأزرق والبنفسجي. من خلال ترتيب أحجام متعددة من النقاط على الشاشة ، يمكن أن ينتج طيف الألوان المرئي بأكمله. ومع ذلك ، فإن النقاط الكمومية السابقة يمكن أن تبعث الضوء فقط. الآن ، طور العلماء نظامًا جديدًا يمكنه أيضًا التقاط الضوء واكتشاف إيماءات اليد.

[مصدر الصورة: Science AAASعبر موقع يوتيوب]

كيف تعمل المصابيح ثنائية الاتجاه

تعمل المصابيح معالنقاط الكمومية. في السابق ، كانت النقاط الكمومية تبعث الضوء فقط. لجعلها ثنائية الاتجاه ، يتم توصيل النقاط بنهاية nanorod التي تتصل مباشرة اثنانمواد أشباه الموصلات. يسمح أحد أشباه الموصلات بتدفق الشحنة الموجبة بينما يسمح الآخر بتدفق الإلكترونات. باستخدام أشباه الموصلات المضافة ، يمكن أن يأخذ LED الطاقة من فوتون ويخرج إلكترونًا ، مما يعكس التأثير.

"الطريقة التي تستجيب بها للضوء تشبه الخلية الشمسية. لذلك لا يمكننا فقط تعزيز التفاعل بين المستخدمين والأجهزة أو شاشات العرض ، بل يمكننا الآن استخدام شاشات العرض بالفعل لحصاد الضوء ،"

يقول Moonsub Shim ، أستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة الولايات المتحدة وقائد الدراسة.

"لذا تخيل أن هاتفك المحمول جالسًا هناك يجمع الضوء المحيط ويشحن. هذا احتمال دون الحاجة إلى دمج خلايا شمسية منفصلة. لا يزال لدينا الكثير من التطوير الذي يجب القيام به قبل أن تصبح الشاشة ذاتية التشغيل تمامًا ، لكننا نعتقد أننا يمكن أن يعزز خصائص تجميع الطاقة دون المساس بأداء LED ، بحيث يأتي قدر كبير من طاقة الشاشة من المصفوفة نفسها ".

تم نشر الورقة مؤخرًا في المجلةعلم.

انبعاث وكشف وامتصاص الضوء

على عكس النقاط الكمومية السابقة ، يمكن لمصابيح LED الجديدة عكس عملية انبعاث الضوء بقلب مفتاح. اعتمادًا على اتجاه تدفق الجهد ، يمكن صنع النقاط الكمومية لتجميع الضوء أو إصداره.

عند انبعاث الضوء ، تجمع العصي النانوية الإلكترونات بينما تجمع قذيفة حول النقطة الكمومية شحنة موجبة. من هناك ، ينتقل الإلكترون إلى النقطة الكمومية حيث يثير إلكترونات الذرة في مدار غير مستقر. وسرعان ما يعود الإلكترون إلى مستوى طاقة أكثر استقرارًا. أثناء القيام بذلك ، يتم تحرير فوتون من الضوء. عن طريق تبديل الجهد ، تنعكس العملية.

وميض الجهد أسرع مما يمكن للعين اكتشافه يسمح للجهاز بالتبديل بين وضع الكشف والشحن لعرض وضع دون أن يكتشفه المستخدم.

يقول شيم: "تعد مصابيح LED هذه بداية تمكين شاشات العرض من القيام بشيء مختلف تمامًا ، وتتجاوز مجرد عرض المعلومات لتصبح أجهزة أكثر تفاعلية" ، ويمكن أن يصبح ذلك أساسًا لتصميمات جديدة ومثيرة للاهتمام للعديد من الإلكترونيات. "

مستقبل مصابيح LED ثنائية الاتجاه

تتناسب تطبيقات مصابيح LED ثنائية الاتجاه مع الاتجاه الذي تسير فيه البشرية. سيسمح تطوير التكنولوجيا للشاشة بالرؤية دون الحاجة إلى كاميرا. بينما يمكن استخدام التكنولوجيا لتطبيقات تفاعل المستخدم ، يمكن تحقيق استخدامات أكبر بكثير. في المقام الأول ، السماح للشاشة بالاتصال لاسلكيًا.

يكفي اكتشاف الاختلافات في الضوء ببساطة لتطوير نظام يعتمد على Li-Fi ؛ نظام يمكنه نقل البيانات أسرع بمئات المرات من WiFi. نظرًا لأن الشاشة بأكملها ستعمل كهوائي ، يمكن إرسال المزيد من البيانات واستلامها بشكل أسرع من أي وقت مضى.

راجع أيضًا: Li-Fi: تقنية لاسلكية تعتمد على الضوء أسرع 100 مرة من شبكة Wi-Fi

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: كيفية ضبط المصابيح الامامية بالسيارة