Standaard light-emitting diodes (LED's) die worden gebruikt voor huisverlichting, kunnen nu sneller gegevens verzenden tussen elektronische apparaten, dankzij nieuw onderzoek van A*STAR.

Draadloze communicatie met zichtbaar licht, ook bekend als Li-Fi, is gebaseerd op gegevenssignalen die zijn gecodeerd in ongelooflijk korte lichtpulsen, veel te snel voor het oog om te zien. Door overbelaste wifi-netwerken aan te vullen, Li-Fi zou de capaciteit en snelheid van datatransmissie in kantoren kunnen verhogen, woningen en openbare ruimtes. Echter, witte LED's gebruiken meestal een fosforcoating om een ​​natuurlijk ogend wit licht te creëren, en de tijd die nodig is om de gloed van de fosfor te laten vervagen, beperkt hoe snel de LED gegevens kan verzenden.

Eerdere oplossingen vereisten meestal de installatie van nieuwe soorten witte LED's. In plaats daarvan, Ee Jin Teo van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, en collega's, hebben een Li-Fi-ontvanger ontwikkeld die deze problemen oplost. In plaats van een conventionele siliciumfotodiode te gebruiken om transmissies te detecteren, ze ontdekten dat een indium galliumnitride (InGaN) LED een effectieve gegevensontvanger is.

Cruciaal, de InGaN-leds van het team kunnen alleen de 'snelle' blauwe component van het witte licht van de fosfor detecteren, die in slechts één nanoseconde vervaagt, en niet de 'trage' gele component die meer dan 50 nanoseconden nodig heeft om te vervagen.

De onderzoekers gaven hun InGaN LED ook een gestructureerd oppervlak, zodat elke vierkante centimeter bedekt was met een miljard V-vormige putjes (zie afbeelding), ongeveer 150 nanometer diep. Deze V-pits verstrooien inkomend licht, waardoor de actieve lagen van de led meer dan twee keer zoveel blauw licht absorberen als een led met een glad oppervlak.

Tests met een witte LED toonden aan dat de InGaN LED met V-pits een veel betere ontvanger was dan een standaard silicium fotodetector. "Met behulp van een silicium fotodetector, de witte LED kan een schakelsnelheid van vijf megahertz bereiken - dit betekent typisch een datatransmissiesnelheid van maximaal 100 megabits per seconde, " zegt Teo. "Met onze InGaN LED als detector, deze schakelsnelheid kan vier keer worden verhoogd, waardoor snellere gegevensoverdrachtsnelheden van witte LED's mogelijk zijn."

Ze merkt op, echter, dat aangezien de ontvanger slechts een deel van het licht van de witte LED oppikt, het kan het bereik verkleinen waarover gegevens kunnen worden verzonden.

"De volgende fase van ons onderzoek, " zij voegt toe, "is om dit concept te implementeren in een dongle waarbij dezelfde LED kan worden gebruikt voor zowel transmissie als detectie van gegevens."