Valkoisen LED-tekniikan kehitysnäkymät
LEDit ovat edullisin ja laadukkain valonlähde. Ei ole turhaa, että jatkuvasti valaistukseen käytettävien valkoisten LEDien valmistustekniikka kehittyy jatkuvasti. Valaistusteollisuuden ja tavallisen kadun ihmisen kiinnostus on kannustanut jatkuvaan ja lukuisiin tutkimuksiin tällä valaistustekniikan alueella.
Voimme jo sanoa, että valkoisten LEDien näkymät ovat valtavat. Tämä johtuu siitä, että valaistukseen käytetyn sähkön säästämisen ilmeiset edut houkuttelevat edelleen sijoittajia tutkimaan näitä prosesseja, parantamaan teknologioita ja löytämään uusia, tehokkaampia materiaaleja vielä pitkään.
Jos kiinnitämme huomiota LED-valmistajien ja niiden luomiseen tarvittavien materiaalien kehittäjien, puolijohdetutkimuksen ja puolijohdevalaistusteknologioiden asiantuntijoiden uusimpiin julkaisuihin, voimme korostaa useita tämän alan kehityssuuntia nykyään.
Tiedetään, että muuntokerroin fosfori on LEDin tehokkuuden päätekijä, ja lisäksi loisteaineen reemissiospektri vaikuttaa LEDin tuottaman valon laatuun. Siten entistä parempien ja tehokkaampien loisteaineiden etsintä ja tutkimus on tällä hetkellä yksi tärkeimmistä LED-tekniikan kehityksen suunnista.
Yttrium-alumiinigranaatti on suosituin valkoisten LEDien loisteaine, ja sen hyötysuhde on hieman yli 95 %. Muut loisteaineet, vaikka ne antavatkin paremman valkoisen valon spektrin, ovat vähemmän tehokkaita kuin YAG-loiste. Tästä syystä lukuisissa tutkimuksissa pyritään saamaan entistä tehokkaampi ja kestävämpi loisteaine, joka antaa oikean spektrin.
Toinen ratkaisu, vaikka se erottuu edelleen korkeasta hinnastaan, on monikide-LED, joka antaa kirkkaan valkoisen valon laadukkaalla spektrillä. Nämä ovat yhdistettyjä monikomponenttisia LED-valoja.
Moniväriset puolijohdesiruyhdistelmät eivät ole ainoa ratkaisu. LEDit, jotka sisältävät useita värisiruja sekä fosforikomponentin, näkyvät paljon tehokkaammin.
Vaikka menetelmän tehokkuus on edelleen alhainen, lähestymistapa on kuitenkin huomion arvoinen, kun kvanttipisteitä käytetään muuntimena. Tällä tavalla voit luoda korkealaatuisia LED-valoja. Tekniikkaa kutsutaan valkoisiksi kvanttipiste LEDeiksi.
Koska suurin tehokkuusraja on suoraan LED-sirussa, itse puolijohdesäteilyn tehokkuuden lisääminen voi auttaa parantamaan tehokkuutta.
Johtopäätös on, että yleisimmät puolijohderakenteet eivät salli yli 50 %:n kvanttituottoa.Parhaat virran kvanttitehokkuustulokset on saavutettu vain punaisilla LEDeillä, joiden hyötysuhde on hieman yli 60 %.
Galliumnitridiepitaksilla safiirisubstraatille kasvatetut rakenteet eivät ole halpa prosessi. Siirtyminen halvempiin puolijohderakenteisiin voisi nopeuttaa edistymistä.
Muiden materiaalien, kuten galliumoksidin, piikarbidin tai puhtaan piin, käyttäminen perustana vähentää merkittävästi LED-tuotannon kustannuksia. Yritykset seostaa galliumnitridiä eri aineilla eivät ole ainoa tapa vähentää kustannuksia. Puolijohdemateriaaleja, kuten sinkkiselenidi, indiumnitridi, alumiininitridi ja boorinitridi, pidetään lupaavina.
Mahdollisuutta fosforittomien LEDien laajalle levinneisyydelle, joka perustuu sinkkiselenidi-epitaksiaalisen rakenteen kasvuun sinkkiselenidisubstraatilla, ei pitäisi sulkea pois. Tässä puolijohteen aktiivinen alue säteilee sinistä valoa, ja itse substraatti (koska sinkkiselenidi itsessään on tehokas loisteaine) osoittautuu keltaisen valon lähteeksi.
Jos rakenteeseen viedään toinen kerros puolijohdetta, jonka kaistaväli on pienempi, se pystyy absorboimaan joitain kvantteja tietyllä energialla ja sekundäärinen emissio tapahtuu pienempien energioiden alueella. Tekniikkaa kutsutaan ledeiksi puolijohdepäästömuuntimilla.