مواد و ساخت پیشرفته

استفاده از LED‌ها به‌عنوان روشنایی علاوه بر اینکه از نظر مصرف انرژی از روش‌های سنتی بهتر است، قابلیت کنترل و کارایی بهتری نیز دارد. رنگ، شدت، فرکانس و توزیع نور LED می‌تواند با دقت بسیار بالایی کنترل گردد تا علاوه بر استفاده در زمینه‌های مربوط به سلامت انسان و به‌عنوان نشانه‌های پاسخ‌های فیزیولوژیکی انسان‌ها و گیاهان به عوامل محیطی، به‌عنوان سوخت مناسبی برای تولید غذا در گیاهان مورد استفاده قرار گیرد. فهم دقیق و گسترده در چگونگی پاسخ فیزیولوژیکی جانداران به نور، باعث می‌شود ذخیره انرژی راحت‌تر شده و سلامت و بهره‌وری مهیا شود که تا به حال با روشنایی و نوردهی سنتی همراه نبوده است.
نور و اهمیت آن در زندگی بشر و گیاهان
نور به‌عنوان سوخت برای فتوسنتز گیاهان و همچنین سیگنال محیطی در مرکز تاریخ سیاره ما قرار دارد.
به‌عنوان سوخت برای فتوسنتز، نور ATP تولید می‌کند که واحد جهانی انرژی برای گیاهان و حیوانات است. در طول قرن‌ها نور خورشید حیات را نیرو بخشیده و باقیمانده‌ی فسیلی حیات، در مدت دو قرن گذشته، انرژی موردنیاز انسان‌ها را تأمین کرده و الکتریسیته ناشی از باد و سلول‌های فوتوولتائیک که منبع انرژی آینده است را نیرو می‌بخشد.
به‌عنوان یک سیگنال یا علامت یا نشانه محیطی، تمامی اطلاعاتی که حیات برای وفق یافتن به محیط نیاز دارد را حمل می‌کند و باعث تکامل زیادی در حیات شده است.
اهمیت نور خورشید در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی برای انسان‌ها در چندین زمینه بسیار بارز است: چشم به‌عنوان سیستمی اپتیکی و ابزار ارتباط با محیط، اختصاص قسمت اعظمی از مغز برای پردازش سیگنال‌های بینایی، و وابستگی شدید ما به تکنولوژی‌های بصری مانند انواع عینک‌ها.
اهمیت نور به‌عنوان سوخت و عامل سیگنال، باعث گذار از روشنایی سنتی به مدرن شده است؛ روشنایی با LED‌ها، با قابلیت کنترل و مهندسی بیشتر که شاید باعث بوجود آمدن دنیایی از کاربردها شود.
نور به‌عنوان روشنایی
روشنایی از ابتدایی‌ترین تکنولوژی‌های بشر است. استفاده از نور باعث شده تا زمان بهره‌وری و تولید به ساعات بدون نور خورشید گسترده شده و نیازی به محیط‌های باز به‌منظور استفاده از روشنایی خورشید نمی‌باشد. در طول قرن‌های گذشته، روشنایی از حالت استفاده از سوخت‌های شیمیایی به روشنایی الکتریکی و هم‌اکنون استفاده از LED‌های حالت جامد تغییر یافته است.
LED های بر پایه فسفر و تلفیق LED های آبی با پایین گسیل‌های اپتیکی (down-converter) باعث تولید نور سفید شده است که عملکرد و هزینه و بازدهی بهتری دارد و این احتمال را ایجاد می‌کند که به‌زودی در تمام سیستم‌های روشنایی بکار گرفته شود. این پیشرفت‌ها در نتیجه سنتز AlInGaN بوجود آمده‌اند و جایزه نوبل فیزیک سال 2014 بدان تعلق گرفته است. این محصولات نه تنها انرژی کمتری مصرف می‌کنند، هزینه کمتری داشته و برای محیط و انسان‌ها سمیت ناچیز دارند و علاوه بر کیفیت بالا، عمر بالایی نیز دارند.
کاهش مصرف انرژی الکتریکی به دلیل استفاده 6.5 درصدی از کل انرژی جهان به‌عنوان روشنایی اهمیت زیادی دارد. پیش‌بینی‌شده است که در امریکا تا سال 2035 حدود 86 درصد سیستم‌های روشنایی جای خود را به LED‌ها خواهند داد که باعث کاهش مصرف تا 75 درصد و کاهش هزینه 52 بیلیون دلار در سال خواهد بود.
نور مهندسی شده
استفاده از LED با نور آبی به همراه پایین گسیل‌های اپتیکی سبز-زرد و قرمز باعث شده است که ناحیه وسیعی از طیف نور قابلیت تولید داشته باشد که می‌تواند در انواع زمینه‌های مرتبط با روشنایی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این طیف می‌تواند در زمینه زیستی و به‌منظور تحریک سیستم زیستی بدن به‌منظور افزایش سلامتی و بهره‌وری مورد استفاده قرار گیرد. برای گیاهان، این طیف مهندسی شده می‌تواند باعث افزایش بهره‌وری از طریق افزایش فتوسنتز و تغییر شکل گیاهان شود. همچنین ویژگی عالی LED ها قابیلت کنترل دقیق شدت و فرکانس نوردهی آن‌هاست و می‌تواند در ارتباطات نور مرئی در فضای آزاد (LI-Fi) مورد استفاده قرار گیرد که این موضوع اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است.