Přes čtyřicet let vyrábějí v turnovské firmě Crytur umělé krystaly. Žlutě zbarvené granáty pak putují hlavně do elektronových mikroskopů po celém světě, kde slouží coby detektory elektronového záření. Asi před deseti lety se ale v severočeské firmě zrodil nápad využít takzvané monokrystalické granáty jinak − ve světelných zdrojích. Například v LED diodách, světlometech nebo projektorech.

Po čtyřletém výzkumu a vývoji spolu s vědci z Akademie věd a firmou Varroc Lighting System mají autoři v ruce český patent k nové technologii. Ta dokáže zvýšit odolnost a výkon světel na bázi laserových a LED diod. Tvůrci také podali evropskou, americkou a japonskou patentovou přihlášku. "Využití této technologie má smysl u světelných zdrojů nejvyšších výkonů. Tedy tam, kde stávající řešení přestávají fungovat. Jsou to supervýkonné LED diody, průmyslové osvětlení, projektory, výkonné světlomety ve vojenství a bezpečnosti. Testujeme také využití v automobilovém průmyslu," říká Jan Kubát, který se ve firmě Crytur stará o vývoj.

Autoři vynálezu vstupují do vysoce konkurenčního prostředí − najít odolnější materiály pro výrobu světel se snaží vývojáři z firem po celém světě. V dnešních LED diodách se pro vyzařování světla využívá prášek zvaný luminofor, který pokrývá diodu a zpevňuje se zpravidla silikonem. Jenomže tento materiál se při silném záření přehřívá a opotřebovává. Začínají tak vznikat alternativy − používá se například keramika.

Češi vsadili na monokrystalický granát, který vydrží extrémně vysoké teploty. Připravuje se totiž v pecích, kde se vstupní materiály roztaví při teplotě blízké dvěma tisícům stupňů Celsia. Oproti dnes využívaným materiálům, složeným z mnoha zrnek, je krystal z Turnova průhledný i průsvitný. Češi jsou nyní jediní na světě, kdo jej vyvinul tak, aby se dal využít při výrobě světelných zdrojů o požadované barevné teplotě.

Tento článek patří do placené sekce.

Pro vás jej odemknul někdo, kdo má předplatné.


Pokud budete předplatitelem, budete moci stejným způsobem odemykat placené články i pro své přátele.
A získáte i řadu dalších výhod.

Vytvořili i vlastní technologii výroby, kterou teď ve firmě zavádějí. Na výrobu LED osvětlení do domácnosti se ale zatím nezaměří. Výroba krystalů je totiž stále poměrně nákladná a dlouhá − trvá zhruba dva týdny, než umělý granát vyroste.

Spolupráce vědců a firem

"Na začátku jsme se snažili přijít na to, zda dokáže monokrystal přinést nějakou výhodu," říká Kubát. Spojili se proto s vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského a Fyzikálního ústavu AV ČR, aby prozkoumali a změřili základní vlastnosti materiálu. "Hledali jsme vhodný materiál a způsob, jak s ním pracovat v kombinaci s laserovým zářením," vysvětluje základ výzkumu Martin Ferus z Ústavu fyzikální chemie. Výzkumníci také přišli na to, jak světelný zdroj zkombinovat se skleněným optickým vláknem, které odděluje elektronickou a světelnou část. To je vhodné zejména pro využití v oblasti bezpečnosti, například v prostorách s výbušnými látkami.

Na testování pak spolupracovala řada firem z oboru. Například Osram, Philips Lighting nebo zmíněná Varroc Lighting System. Právě tam vznikl prototyp světlometu, který využívá monokrystal, aby mohl svítit do větší dálky.

Výzkum podpořila téměř 18 miliony korun i Technologická agentura ČR − státní organizace financující výzkum s přesahem do praxe. Podle jejího předsedy Petra Konvalinky nové technologie jako LED diody postupně nahradí většinu dnes obvyklých typů svítidel.

Nobelova cena za LED diody

Firma teď dojednává využití svého vynálezu se společnostmi, které by jej zařadily do výroby nových typů světelných zdrojů. Jejich jména zatím nemůže vzhledem k mlčenlivosti zmínit. "Zároveň vyvíjíme vlastní světelný zdroj využívající náš krystal," dodává Kubát. Ten plánují vyrábět například pro armádu a bezpečnostní složky.

Po využití krystalů pro světlomety nesáhli ve firmě náhodou. Už v devadesátých letech spojil podobný materiál s modrou diodou americký inženýr japonského původu Shuji Nakamura. Je tak považovaný za objevitele první modré elektroluminiscenční diody známé jako LED dioda. V roce 2014 za své objevy v oboru dokonce dostal Nobelovu cenu.

Související

Líbil se vám článek? Chcete víc takových článků?

Kupte si předplatné a můžete si je číst všechny. Navíc bez reklam a s možností sdílet přátelům.

Vyzkoušejte předplatné HN+