A fehér LED technológia fejlesztésének kilátásai
A LED-ek a leggazdaságosabb és legjobb minőségű fényforrások. Nem hiába, a folyamatosan világításra használt fehér LED-ek gyártásának technológiája folyamatosan fejlődik. A világítástechnika és a hétköznapi emberek érdeklődése folyamatos és számos kutatást ösztönzött a világítástechnika ezen a területen.
Már most elmondhatjuk, hogy a fehér LED-ek kilátásai óriásiak. Ennek az az oka, hogy a világításra fordított villamos energia megtakarításának nyilvánvaló előnyei még sokáig vonzzák a befektetőket ezen folyamatok kutatására, technológiák fejlesztésére és újabb, hatékonyabb anyagok felfedezésére.
Ha odafigyelünk a LED-gyártók és az elkészítéshez szükséges anyagok fejlesztőinek, a félvezetőkutatás és a félvezető világítástechnikai szakterület szakértőinek legfrissebb publikációira, több irányt is kiemelhetünk e téren napjainkban.
Ismeretes, hogy a konverziós tényező foszfor a LED hatásfokának fő meghatározója, ráadásul a fénypor reemissziós spektruma befolyásolja a LED által előállított fény minőségét. Így a még jobb és hatékonyabb fényporok felkutatása és kutatása jelenleg a LED technológia fejlesztésének egyik legfontosabb iránya.
Az ittrium-alumínium gránát a legnépszerűbb fénypor a fehér LED-ekhez, és valamivel több mint 95%-os hatásfokot érhet el. Más fényporok, bár jobb minőségű fehér fény spektrumot adnak, kevésbé hatékonyak, mint a YAG fénypor. Emiatt számos tanulmány törekszik egy még hatékonyabb és tartósabb, megfelelő spektrumot adó fénypor előállítására.
Egy másik megoldás, bár még mindig magas ára jellemzi, egy többkristályos LED, amely ragyogó fehér fényt ad kiváló minőségű spektrummal. Ezek kombinált többkomponensű LED-ek.
A többszínű félvezető chip-kombinációk nem az egyetlen megoldás. A több színes chipet, valamint egy foszfor komponenst tartalmazó LED-ek sokkal hatékonyabban jelennek meg.
Bár a módszer hatékonysága még mindig alacsony, a megközelítés mégis figyelmet érdemel, amikor kvantumpontokat használnak konverterként. Ily módon kiváló fényminőségű LED-eket hozhat létre. A technológiát fehér kvantumpontos LED-eknek hívják.
Mivel a legnagyobb hatékonysági határ közvetlenül a LED-chipben van, a félvezetőt kibocsátó anyag hatékonyságának növelése segíthet a hatékonyság javításában.
A következtetés az, hogy a leggyakoribb félvezető szerkezetek nem engedik meg az 50% feletti kvantumhozamot.A legjobb jelenlegi kvantumhatékonysági eredményeket csak a piros LED-ekkel érték el, amelyek valamivel több mint 60%-os hatásfokot adnak.
A gallium-nitrid epitaxiával zafír szubsztrátumon termesztett szerkezetek nem olcsó eljárás. Az olcsóbb félvezető szerkezetekre való áttérés felgyorsíthatja a fejlődést.
Más anyagok, például gallium-oxid, szilícium-karbid vagy tiszta szilícium alapul vétele jelentősen csökkenti a LED-gyártás költségeit. A gallium-nitrid különböző anyagokkal való ötvözésére tett kísérletek nem az egyetlen módja a költségek csökkentésének. Ígéretesnek tartják az olyan félvezető anyagokat, mint a cink-szelenid, indium-nitrid, alumínium-nitrid és bór-nitrid.
Nem szabad kizárni a cink-szelenid epitaxiális szerkezetének cink-szelenid hordozón történő növekedésén alapuló foszformentes LED-ek széles körű alkalmazásának lehetőségét. Itt a félvezető aktív tartománya kék fényt bocsát ki, és maga a hordozó (mivel a cink-szelenid maga is hatékony foszfor) sárga fényforrásnak bizonyul.
Ha egy másik, kisebb sávszélességű félvezetőréteget viszünk be a szerkezetbe, az bizonyos energiájú kvantumokat képes elnyelni, és a másodlagos emisszió az alacsonyabb energiájú tartományban történik. A technológiát félvezető emissziós átalakítóval ellátott LED-eknek hívják.