Utsikter för utveckling av vit LED-teknik
LED är den mest ekonomiska och högkvalitativa ljuskällan. Det är inte för inte som tekniken för produktion av vita lysdioder, som används kontinuerligt för belysning, ständigt är i framsteg. Intresset för belysningsindustrin och den vanliga mannen på gatan har stimulerat ständiga och många undersökningar inom detta område av ljusteknik.
Vi kan redan säga att utsikterna för vita lysdioder är enorma. Detta beror på att de uppenbara fördelarna med att spara el som spenderas på belysning kommer att fortsätta att locka investerare att undersöka dessa processer, förbättra teknologier och upptäcka nyare, mer effektiva material under lång tid.
Om vi uppmärksammar de senaste publikationerna av LED-tillverkare och utvecklare av material för deras skapande, experter i riktning mot halvledarforskning och halvledarbelysningsteknologier, kan vi lyfta fram flera riktningar på utvecklingsvägen inom detta område idag.
Det är känt att omvandlingsfaktorn fosfor är den huvudsakliga bestämningsfaktorn för LED-effektivitet, dessutom påverkar återutsläppsspektrumet för fosforn kvaliteten på ljuset som produceras av LED. Således är sökandet och forskningen efter ännu bättre och effektivare fosforer en av de viktigaste riktningarna i utvecklingen av LED-teknik för tillfället.
Yttriumaluminiumgranat är den populäraste fosforn för vita lysdioder och kan uppnå verkningsgrader på drygt 95 %. Andra fosforer, även om de ger ett spektrum av vitt ljus av bättre kvalitet, är mindre effektiva än YAG-fosforen. Av denna anledning syftar många studier till att få fram en ännu mer effektiv och hållbar fosfor som ger rätt spektrum.
En annan lösning, även om den fortfarande kännetecknas av sitt höga pris, är en multikristall-LED som ger starkt vitt ljus med ett högkvalitativt spektrum. Dessa är kombinerade multi-komponent lysdioder.
Flerfärgade halvledarchipkombinationer är inte den enda lösningen. Lysdioder som innehåller flera färgchips samt en fosforkomponent visas mycket mer effektivt.
Även om effektiviteten i metoden fortfarande är låg är tillvägagångssättet ändå värt att uppmärksammas när kvantprickar används som omvandlare. På så sätt kan du skapa lysdioder med hög ljuskvalitet. Tekniken kallas white quantum dot LEDs.
Eftersom den största effektivitetsgränsen ligger direkt i LED-chippet, kan en ökning av effektiviteten hos själva halvledarmaterialet bidra till att förbättra effektiviteten.
Slutsatsen är att de vanligaste halvledarstrukturerna inte tillåter ett kvantutbyte över 50 %.Bästa aktuella kvanteffektivitetsresultat har endast uppnåtts med röda lysdioder, som ger en verkningsgrad på drygt 60 %.
Strukturer som odlas med galliumnitridepitaxi på ett safirsubstrat är inte en billig process. En övergång till billigare halvledarstrukturer skulle kunna påskynda framstegen.
Att ta andra material som grund, som galliumoxid, kiselkarbid eller rent kisel, kommer att avsevärt minska kostnaden för LED-produktion. Försök att legera galliumnitrid med olika ämnen är inte det enda sättet att minska kostnaderna. Halvledarmaterial som zinkselenid, indiumnitrid, aluminiumnitrid och bornitrid anses lovande.
Möjligheten för utbredd användning av fosforfria lysdioder baserade på tillväxten av en epitaxiell zinkselenidstruktur på ett zinkselenidsubstrat bör inte uteslutas. Här avger den aktiva delen av halvledaren blått ljus, och själva substratet (eftersom zinkselenid i sig är en effektiv fosfor) visar sig vara en källa till gult ljus.
Om ytterligare ett lager av halvledare med ett bandgap med mindre bredd införs i strukturen, kommer det att kunna absorbera vissa kvanta med en viss energi och den sekundära emissionen kommer att ske i området med lägre energier. Tekniken kallas LED med halvledarutsläppsomvandlare.