Προοπτικές ανάπτυξης τεχνολογίας λευκών LED
Τα LED είναι η πιο οικονομική και υψηλής ποιότητας πηγή φωτός. Δεν είναι τυχαίο ότι η τεχνολογία για την παραγωγή λευκών LED, τα οποία χρησιμοποιούνται συνεχώς για φωτισμό, βρίσκεται συνεχώς σε κατάσταση προόδου. Το ενδιαφέρον της βιομηχανίας φωτισμού και του απλού ανθρώπου στο δρόμο έχει τονώσει συνεχείς και πολυάριθμες έρευνες σε αυτόν τον τομέα της τεχνολογίας φωτισμού.
Μπορούμε ήδη να πούμε ότι οι προοπτικές για τα λευκά LED είναι τεράστιες. Αυτό συμβαίνει επειδή τα προφανή οφέλη από την εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας που δαπανάται για φωτισμό θα συνεχίσουν να προσελκύουν επενδυτές να ερευνήσουν αυτές τις διαδικασίες, να βελτιώσουν τις τεχνολογίες και να ανακαλύψουν νεότερα, πιο αποδοτικά υλικά για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Εάν δώσουμε προσοχή στις τελευταίες δημοσιεύσεις κατασκευαστών LED και προγραμματιστών υλικών για τη δημιουργία τους, ειδικών στην κατεύθυνση της έρευνας ημιαγωγών και των τεχνολογιών φωτισμού ημιαγωγών, μπορούμε να επισημάνουμε πολλές κατευθύνσεις στον τρόπο ανάπτυξης σε αυτόν τον τομέα σήμερα.
Είναι γνωστό ότι ο συντελεστής μετατροπής φώσφορος είναι ο κύριος καθοριστικός παράγοντας της απόδοσης των LED, επιπλέον, το φάσμα επανεκπομπής του φωσφόρου επηρεάζει την ποιότητα του φωτός που παράγεται από το LED. Έτσι, η αναζήτηση και έρευνα ακόμα καλύτερων και πιο αποδοτικών φωσφόρων είναι μια από τις σημαντικότερες κατευθύνσεις στην ανάπτυξη της τεχνολογίας LED αυτή τη στιγμή.
Ο γρανάτης αλουμινίου υττρίου είναι ο πιο δημοφιλής φώσφορος για λευκά LED και μπορεί να επιτύχει απόδοση λίγο πάνω από 95%. Άλλοι φώσφοροι, αν και δίνουν καλύτερης ποιότητας φάσμα λευκού φωτός, είναι λιγότερο αποτελεσματικοί από τον φώσφορο YAG. Για το λόγο αυτό, πολυάριθμες μελέτες στοχεύουν στην απόκτηση ενός ακόμη πιο αποτελεσματικού και ανθεκτικού φωσφόρου, δίνοντας το σωστό φάσμα.
Μια άλλη λύση, αν και εξακολουθεί να διακρίνεται για την υψηλή τιμή του, είναι ένα LED πολλαπλών κρυστάλλων που δίνει έντονο λευκό φως με φάσμα υψηλής ποιότητας. Αυτά είναι συνδυασμένα LED πολλαπλών συστατικών.
Οι συνδυασμοί πολύχρωμων τσιπ ημιαγωγών δεν είναι η μόνη λύση. Οι λυχνίες LED που περιέχουν πολλά έγχρωμα τσιπ καθώς και ένα στοιχείο φωσφόρου εμφανίζονται πολύ πιο αποτελεσματικά.
Αν και η αποτελεσματικότητα της μεθόδου εξακολουθεί να είναι χαμηλή, η προσέγγιση αξίζει ωστόσο προσοχή όταν χρησιμοποιούνται κβαντικές κουκκίδες ως μετατροπέας. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να δημιουργήσετε LED με υψηλή ποιότητα φωτισμού. Η τεχνολογία ονομάζεται λευκές κβαντικές κουκκίδες LED.
Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο όριο απόδοσης βρίσκεται απευθείας στο τσιπ LED, η αύξηση της απόδοσης του ίδιου του υλικού εκπομπής ημιαγωγών μπορεί να συμβάλει στη βελτίωση της απόδοσης.
Το συμπέρασμα είναι ότι οι πιο κοινές δομές ημιαγωγών δεν επιτρέπουν κβαντική απόδοση πάνω από 50%.Τα καλύτερα τρέχοντα αποτελέσματα κβαντικής απόδοσης έχουν επιτευχθεί μόνο με κόκκινα LED, τα οποία δίνουν απόδοση λίγο πάνω από 60%.
Οι δομές που αναπτύσσονται με επιταξία νιτριδίου του γαλλίου σε ένα υπόστρωμα ζαφείρι δεν είναι μια φθηνή διαδικασία. Μια στροφή σε φθηνότερες δομές ημιαγωγών θα μπορούσε να επιταχύνει την πρόοδο.
Η λήψη άλλων υλικών ως βάσης, όπως το οξείδιο του γαλλίου, το καρβίδιο του πυριτίου ή το καθαρό πυρίτιο, θα μειώσει σημαντικά το κόστος παραγωγής LED. Οι προσπάθειες κράματος νιτριδίου του γαλλίου με διαφορετικές ουσίες δεν είναι ο μόνος τρόπος μείωσης του κόστους. Τα υλικά ημιαγωγών όπως το σεληνίδιο του ψευδαργύρου, το νιτρίδιο του ινδίου, το νιτρίδιο του αργιλίου και το νιτρίδιο του βορίου θεωρούνται πολλά υποσχόμενα.
Δεν θα πρέπει να αποκλειστεί η πιθανότητα ευρείας χρήσης LED χωρίς φώσφορο που βασίζονται στην ανάπτυξη μιας επιταξιακής δομής σεληνιούχου ψευδαργύρου σε ένα υπόστρωμα σεληνιούχου ψευδαργύρου. Εδώ, η ενεργή περιοχή του ημιαγωγού εκπέμπει μπλε φως και το ίδιο το υπόστρωμα (καθώς το ίδιο το σεληνίδιο του ψευδαργύρου είναι ένας αποτελεσματικός φώσφορος) αποδεικνύεται ότι είναι πηγή κίτρινου φωτός.
Εάν εισαχθεί ένα άλλο στρώμα ημιαγωγού με διάκενο μικρότερου πλάτους στη δομή, θα είναι σε θέση να απορροφήσει κάποια κβάντα με μια ορισμένη ενέργεια και η δευτερεύουσα εκπομπή θα συμβεί στην περιοχή των χαμηλότερων ενεργειών. Η τεχνολογία ονομάζεται LED με μετατροπείς εκπομπής ημιαγωγών.