Perspective pentru dezvoltarea tehnologiei LED alb
LED-urile sunt sursa de lumină cea mai economică și de înaltă calitate. Nu degeaba tehnologia de producere a LED-urilor albe, care sunt folosite continuu pentru iluminat, este în permanență într-o stare de progres. Interesul industriei de iluminat și al omului de rând din stradă a stimulat cercetări constante și numeroase în acest domeniu al tehnologiei iluminatului.
Putem spune deja că perspectivele pentru LED-urile albe sunt uriașe. Acest lucru se datorează faptului că beneficiile evidente ale economisirii energiei electrice cheltuite pentru iluminat vor continua să atragă investitori să cerceteze aceste procese, să îmbunătățească tehnologiile și să descopere materiale mai noi și mai eficiente pentru o lungă perioadă de timp.
Dacă acordăm atenție celor mai recente publicații ale producătorilor de LED-uri și dezvoltatorilor de materiale pentru crearea acestora, experți în direcția cercetării semiconductoarelor și tehnologiilor de iluminat cu semiconductori, putem evidenția mai multe direcții pe calea dezvoltării în acest domeniu astăzi.
Se știe că factorul de conversie fosfor este principalul determinant al eficienței LED-ului, în plus, spectrul de reemisie al fosforului afectează calitatea luminii produse de LED. Astfel, căutarea și cercetarea fosforilor și mai buni și mai eficienți este una dintre cele mai importante direcții în dezvoltarea tehnologiei LED în acest moment.
Granatul de ytriu aluminiu este cel mai popular fosfor pentru LED-urile albe și poate atinge eficiențe de puțin peste 95%. Alți fosfori, deși oferă un spectru de calitate mai bună de lumină albă, sunt mai puțin eficienți decât fosforul YAG. Din acest motiv, numeroase studii urmăresc obținerea unui fosfor și mai eficient și durabil, oferind spectrul corect.
O altă soluție, deși încă se distinge prin prețul ridicat, este un LED multicristal care oferă lumină albă strălucitoare cu un spectru de înaltă calitate. Acestea sunt LED-uri combinate cu mai multe componente.
Combinațiile de cipuri semiconductoare multicolore nu sunt singura soluție. LED-urile care conțin mai multe cipuri de culoare, precum și o componentă de fosfor sunt afișate mult mai eficient.
Deși eficiența metodei este încă scăzută, abordarea este totuși demnă de atenție atunci când punctele cuantice sunt utilizate ca convertor. În acest fel, puteți crea LED-uri de înaltă calitate a luminii. Tehnologia se numește LED-uri cu puncte cuantice albe.
Deoarece cea mai mare limită de eficiență se află direct în cipul LED, creșterea eficienței materialului care emite semiconductor în sine poate ajuta la îmbunătățirea eficienței.
Concluzia este că cele mai comune structuri semiconductoare nu permit un randament cuantic peste 50%.Cele mai bune rezultate de eficiență cuantică actuală au fost obținute doar cu LED-uri roșii, care dau o eficiență de puțin peste 60%.
Structurile crescute prin epitaxie cu nitrură de galiu pe un substrat de safir nu sunt un proces ieftin. O trecere la structuri semiconductoare mai ieftine ar putea accelera progresul.
Luând ca bază alte materiale, cum ar fi oxidul de galiu, carbura de siliciu sau siliciul pur, va reduce semnificativ costul producției de LED-uri. Încercările de aliere a nitrurii de galiu cu diferite substanțe nu sunt singura modalitate de a reduce costurile. Materialele semiconductoare precum seleniura de zinc, nitrura de indiu, nitrura de aluminiu și nitrura de bor sunt considerate promițătoare.
Nu trebuie exclusă posibilitatea utilizării pe scară largă a LED-urilor fără fosfor bazate pe creșterea unei structuri epitaxiale de selenidă de zinc pe un substrat de seleniră de zinc. Aici, regiunea activă a semiconductorului emite lumină albastră, iar substratul în sine (deoarece seleniura de zinc în sine este un fosfor eficient) se dovedește a fi o sursă de lumină galbenă.
Dacă în structură se introduce un alt strat de semiconductor cu o bandă interzisă de lățime mai mică, acesta va putea absorbi unele cuante cu o anumită energie și emisia secundară se va produce în regiunea energiilor inferioare. Tehnologia se numește LED-uri cu convertoare de emisie semiconductoare.