Obeti za razvoj bele LED tehnologije

LED so najbolj ekonomičen in kakovosten vir svetlobe. Ni zaman, da je tehnologija za proizvodnjo belih LED, ki se nenehno uporabljajo za razsvetljavo, nenehno v napredku. Zanimanje svetlobne industrije in navadnega človeka na ulici je spodbudilo nenehne in številne raziskave na tem področju svetlobne tehnike.

Že zdaj lahko rečemo, da so možnosti za bele LED diode ogromne. To je zato, ker bodo očitne koristi prihranka električne energije, porabljene za razsvetljavo, še dolgo privabljale vlagatelje k ​​raziskovanju teh procesov, izboljšanju tehnologij in odkrivanju novejših, učinkovitejših materialov.

Če smo pozorni na najnovejše publikacije proizvajalcev LED in razvijalcev materialov za njihovo izdelavo, strokovnjakov v smeri raziskav polprevodnikov in tehnologij polprevodniške razsvetljave, lahko izpostavimo več smeri razvoja na tem področju danes.

Znano je, da pretvorbeni faktor fosfor je glavni dejavnik učinkovitosti LED, poleg tega spekter ponovne emisije fosforja vpliva na kakovost svetlobe, ki jo proizvaja LED. Tako je iskanje in raziskovanje še boljših in učinkovitejših fosforjev trenutno ena najpomembnejših usmeritev v razvoju LED tehnologije.

Itrijev aluminijev granat je najbolj priljubljen fosfor za bele LED diode in lahko doseže nekaj več kot 95-odstotno učinkovitost. Drugi fosforji, čeprav dajejo kakovostnejši spekter bele svetlobe, so manj učinkoviti od fosforja YAG. Zaradi tega si številne študije prizadevajo pridobiti še bolj učinkovit in vzdržljiv fosfor, ki daje pravilen spekter.

Druga rešitev, čeprav jo še vedno odlikuje visoka cena, je večkristalna LED, ki daje svetlo belo svetlobo z visoko kakovostnim spektrom. To so kombinirane večkomponentne LED diode.

Kombinacije večbarvnih polprevodniških čipov niso edina rešitev. Svetleče diode, ki vsebujejo več barvnih čipov in fosforno komponento, so prikazane veliko bolj učinkovito.

Čeprav je učinkovitost metode še vedno nizka, je pristop vseeno vreden pozornosti, ko se kot pretvornik uporabljajo kvantne pike. Na ta način lahko ustvarite LED z visoko kakovostjo svetlobe. Tehnologija se imenuje bele kvantne LED diode.

Ker je največja omejitev učinkovitosti neposredno v LED-čipu, lahko povečanje učinkovitosti samega polprevodniškega oddajnega materiala pomaga izboljšati učinkovitost.

Zaključek je, da najpogostejše polprevodniške strukture ne omogočajo kvantnega izkoristka nad 50 %.Najboljši trenutni rezultati kvantne učinkovitosti so bili doseženi le z rdečimi LED diodami, ki dajejo nekaj več kot 60-odstotno učinkovitost.

Strukture, vzgojene z epitaksijo galijevega nitrida na safirnem substratu, niso poceni postopek. Prehod na cenejše polprevodniške strukture bi lahko pospešil napredek.

Če za osnovo vzamemo druge materiale, kot so galijev oksid, silicijev karbid ali čisti silicij, bomo znatno znižali stroške proizvodnje LED. Poskusi legiranja galijevega nitrida z različnimi snovmi niso edini način za zmanjšanje stroškov. Polprevodniški materiali, kot so cinkov selenid, indijev nitrid, aluminijev nitrid in borov nitrid, veljajo za obetavne.

Ne bi smeli izključiti možnosti široke uporabe LED brez fosforja, ki temelji na rasti epitaksialne strukture cinkovega selenida na substratu cinkovega selenida. Tukaj aktivno območje polprevodnika oddaja modro svetlobo, sam substrat (ker je sam cinkov selenid učinkovit fosfor) pa se izkaže za vir rumene svetlobe.

Če v strukturo vnesemo še eno plast polprevodnika z manjšo širino pasov, bo le-ta lahko absorbirala nekaj kvantov z določeno energijo in sekundarna emisija se bo zgodila v območju nižjih energij. Tehnologija se imenuje LED s polprevodniškimi emisijskimi pretvorniki.