Baltųjų LED technologijų plėtros perspektyvos
Šviesos diodai yra ekonomiškiausias ir kokybiškiausias šviesos šaltinis. Ne veltui nuolat tobulėja baltų šviesos diodų, kurie nuolat naudojami apšvietimui, gamybos technologija. Apšvietimo pramonės ir paprasto žmogaus susidomėjimas gatve paskatino nuolatinius ir daugybę tyrimų šioje apšvietimo technologijų srityje.
Jau dabar galime pasakyti, kad baltų šviesos diodų perspektyvos yra didžiulės. Taip yra todėl, kad akivaizdi apšvietimui išleidžiamos elektros energijos taupymo nauda dar ilgai pritrauks investuotojus tirti šiuos procesus, tobulinti technologijas ir atrasti naujesnes, efektyvesnes medžiagas.
Jei atkreiptume dėmesį į naujausias LED gamintojų ir jų kūrimui skirtų medžiagų kūrėjų publikacijas, puslaidininkių tyrimų krypties ir puslaidininkių apšvietimo technologijų ekspertų publikacijas, šiandien galime išskirti kelias šios srities raidos kryptis.
Yra žinoma, kad konversijos koeficientas fosforo yra pagrindinis LED efektyvumą lemiantis veiksnys, be to, fosforo pakartotinės emisijos spektras turi įtakos šviesos diodo skleidžiamos šviesos kokybei. Taigi dar geresnių ir efektyvesnių fosforų paieška ir tyrimai šiuo metu yra viena svarbiausių LED technologijos plėtros krypčių.
Itrio aliuminio granatas yra populiariausias baltų šviesos diodų fosforas ir gali pasiekti šiek tiek daugiau nei 95%. Kiti fosforai, nors ir suteikia geresnės kokybės baltos šviesos spektrą, yra mažiau veiksmingi nei YAG fosforas. Dėl šios priežasties daugybe tyrimų siekiama gauti dar efektyvesnį ir patvaresnį fosforą, suteikiantį tinkamą spektrą.
Kitas sprendimas, nors ir vis dar išsiskiria aukšta kaina, yra daugiakristalinis šviesos diodas, suteikiantis ryškiai baltą šviesą su aukštos kokybės spektru. Tai kombinuoti kelių komponentų šviesos diodai.
Daugiaspalviai puslaidininkių lustų deriniai nėra vienintelis sprendimas. Šviesos diodai, kuriuose yra keletas spalvų lustų, taip pat fosforo komponentas, rodomi daug efektyviau.
Nors metodo efektyvumas vis dar mažas, metodas vis dėlto vertas dėmesio, kai kvantiniai taškai naudojami kaip keitiklis. Tokiu būdu galite sukurti aukštos kokybės šviesos diodus. Ši technologija vadinama baltųjų kvantinių taškų šviesos diodais.
Kadangi didžiausia efektyvumo riba yra tiesiogiai LED lustoje, pačios puslaidininkių skleidžiančios medžiagos efektyvumo padidinimas gali padėti pagerinti efektyvumą.
Peršasi išvada, kad dažniausiai pasitaikančios puslaidininkinės konstrukcijos neleidžia pasiekti didesnės nei 50 % kvantinės išeigos.Geriausi srovės kvantinio efektyvumo rezultatai pasiekti tik su raudonais šviesos diodais, kurių efektyvumas siekia kiek daugiau nei 60%.
Galio nitrido epitaksijos būdu išaugintos struktūros ant safyro substrato nėra pigus procesas. Perėjimas prie pigesnių puslaidininkinių konstrukcijų gali paspartinti pažangą.
Remdamiesi kitomis medžiagomis, tokiomis kaip galio oksidas, silicio karbidas ar grynas silicis, žymiai sumažinsite LED gamybos sąnaudas. Bandymai legiruoti galio nitridą su skirtingomis medžiagomis nėra vienintelis būdas sumažinti išlaidas. Puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip cinko selenidas, indžio nitridas, aliuminio nitridas ir boro nitridas, laikomos perspektyviomis.
Nereikėtų atmesti galimybės plačiai naudoti be fosforo šviesos diodus, pagrįstus cinko selenido epitaksinės struktūros augimu ant cinko selenido substrato. Čia aktyvioji puslaidininkio sritis skleidžia mėlyną šviesą, o pats substratas (kadangi pats cinko selenidas yra efektyvus fosforas) pasirodo esąs geltonos šviesos šaltinis.
Jei į konstrukciją bus įvestas kitas puslaidininkio sluoksnis su mažesnio pločio juostos tarpu, jis sugebės sugerti kai kuriuos kvantus su tam tikra energija ir antrinė emisija įvyks mažesnės energijos srityje. Ši technologija vadinama šviesos diodais su puslaidininkių emisijos keitikliais.