Izgledi za razvoj bijele LED tehnologije
LED diode su najekonomičniji i najkvalitetniji izvor svjetlosti. Nije uzalud tehnologija za proizvodnju bijelih LED dioda, koje se kontinuirano koriste za rasvjetu, u stalnom napretku. Interes industrije rasvjete i običnog čovjeka potaknuo je stalna i brojna istraživanja u ovom području tehnike rasvjete.
Već sada možemo reći da su izgledi za bijele LED diode ogromni. To je zato što će očite prednosti uštede električne energije potrošene na rasvjetu još dugo privlačiti investitore da istražuju te procese, poboljšavaju tehnologije i otkrivaju novije, učinkovitije materijale.
Ako obratimo pažnju na najnovije publikacije proizvođača LED dioda i razvijača materijala za njihovu izradu, stručnjaka u smjeru istraživanja poluvodiča i tehnologija poluvodičke rasvjete, možemo istaknuti nekoliko smjerova na putu razvoja u ovom području danas.
Poznato je da faktor konverzije fosfor je glavna determinanta učinkovitosti LED-a, štoviše, spektar ponovne emisije fosfora utječe na kvalitetu svjetla koje proizvodi LED. Stoga je potraga i istraživanje još boljih i učinkovitijih fosfora jedan od trenutno najvažnijih pravaca u razvoju LED tehnologije.
Itrij aluminijski granat je najpopularniji fosfor za bijele LED diode i može postići učinkovitost od nešto više od 95%. Ostali fosfori, iako daju kvalitetniji spektar bijele svjetlosti, manje su učinkoviti od YAG fosfora. Iz tog razloga, brojne studije imaju za cilj dobiti još učinkovitiji i izdržljiviji fosfor, koji daje točan spektar.
Drugo rješenje, iako se još uvijek ističe visokom cijenom, je multikristalna LED dioda koja daje jarko bijelo svjetlo s visokokvalitetnim spektrom. To su kombinirane višekomponentne LED diode.
Kombinacije poluvodičkih čipova u više boja nisu jedino rješenje. LED diode koje sadrže nekoliko čipova u boji kao i fosfornu komponentu prikazuju se mnogo učinkovitije.
Iako je učinkovitost metode još uvijek niska, pristup je ipak vrijedan pažnje kada se kvantne točke koriste kao pretvarač. Na taj način možete stvoriti LED diode visoke kvalitete svjetla. Tehnologija se naziva LED s bijelim kvantnim točkama.
Budući da najveća granica učinkovitosti leži izravno u LED čipu, povećanje učinkovitosti samog poluvodičkog materijala može pomoći u poboljšanju učinkovitosti.
Zaključak je da najčešće poluvodičke strukture ne dopuštaju kvantni prinos iznad 50%.Najbolji dosadašnji rezultati kvantne učinkovitosti postignuti su samo s crvenim LED diodama, koje daju učinkovitost od nešto više od 60%.
Strukture uzgojene epitaksijom galijevog nitrida na safirnoj podlozi nisu jeftin proces. Prelazak na jeftinije poluvodičke strukture mogao bi ubrzati napredak.
Uzimanje drugih materijala kao osnove, poput galijevog oksida, silicijevog karbida ili čistog silicija, značajno će smanjiti troškove proizvodnje LED dioda. Pokušaji legiranja galij nitrida s različitim tvarima nisu jedini način smanjenja troškova. Poluvodički materijali kao što su cink selenid, indijev nitrid, aluminijev nitrid i borov nitrid smatraju se obećavajućim.
Ne treba isključiti mogućnost široke upotrebe LED dioda bez fosfora na temelju rasta epitaksijalne strukture cink selenida na podlozi od cink selenida. Ovdje aktivno područje poluvodiča emitira plavo svjetlo, a sam supstrat (budući da je sam cink selenid učinkovit fosfor) ispada da je izvor žutog svjetla.
Ako se u strukturu unese još jedan sloj poluvodiča s manje širine zabranjenog pojasa, on će moći apsorbirati neke kvantove s određenom energijom i sekundarna emisija će se dogoditi u području nižih energija. Tehnologija se naziva LED s poluvodičkim pretvaračima emisije.