Perspektivy rozvoje technologie bílých LED
LED jsou nejekonomičtějším a nejkvalitnějším světelným zdrojem. Ne nadarmo je technologie výroby bílých LED diod, které se pro svícení nepřetržitě používají, neustále v pokroku. Zájem osvětlovacího průmyslu a obyčejného člověka na ulici podnítil neustálé a četné výzkumy v této oblasti osvětlovací techniky.
Již nyní můžeme říci, že vyhlídky bílých LED jsou obrovské. Je to proto, že zjevné výhody úspory elektrické energie vynaložené na osvětlení budou i nadále přitahovat investory k výzkumu těchto procesů, zlepšování technologií a objevování novějších, účinnějších materiálů po dlouhou dobu.
Pokud si všímáme nejnovějších publikací výrobců LED a vývojářů materiálů pro jejich tvorbu, odborníků ve směru výzkumu polovodičů a polovodičových osvětlovacích technologií, můžeme dnes vyzdvihnout několik směrů na cestě vývoje v této oblasti.
Je známo, že konverzní faktor fosfor je hlavním určujícím faktorem účinnosti LED, navíc reemisní spektrum fosforu ovlivňuje kvalitu světla produkovaného LED. Hledání a výzkum ještě lepších a účinnějších luminoforů je tedy v současnosti jedním z nejdůležitějších směrů ve vývoji LED technologie.
Yttrium-hliníkový granát je nejoblíbenějším fosforem pro bílé LED a může dosáhnout účinnosti něco málo přes 95 %. Jiné fosfory, ačkoli poskytují kvalitnější spektrum bílého světla, jsou méně účinné než fosfor YAG. Z tohoto důvodu se četné studie zaměřují na získání ještě účinnějšího a odolnějšího fosforu, který poskytuje správné spektrum.
Dalším řešením, i když se stále vyznačuje vysokou cenou, je multikrystalická LED, která poskytuje jasné bílé světlo s vysoce kvalitním spektrem. Jedná se o kombinované vícesložkové LED diody.
Vícebarevné kombinace polovodičových čipů nejsou jediným řešením. LED diody, které obsahují několik barevných čipů a také fosforovou složku, jsou zobrazeny mnohem efektivněji.
I když je účinnost metody stále nízká, přístup si přesto zaslouží pozornost, když se jako převodník použijí kvantové tečky. Tímto způsobem můžete vytvářet LED diody s vysokou kvalitou světla. Technologie se nazývá bílé kvantové tečky LED.
Protože největší limit účinnosti leží přímo v LED čipu, zvýšení účinnosti samotného polovodičového emitujícího materiálu může pomoci zlepšit účinnost.
Závěr je, že nejběžnější polovodičové struktury neumožňují kvantový výtěžek nad 50 %.Nejlepších současných výsledků kvantové účinnosti bylo dosaženo pouze s červenými LED diodami, které dávají účinnost těsně nad 60 %.
Struktury pěstované epitaxí nitridu galia na safírovém substrátu nejsou levným procesem. Posun k levnějším polovodičovým strukturám by mohl urychlit pokrok.
Využití jiných materiálů jako základ, jako je oxid gallia, karbid křemíku nebo čistý křemík, výrazně sníží náklady na výrobu LED. Pokusy legovat nitrid galia různými látkami nejsou jediným způsobem, jak snížit náklady. Polovodičové materiály jako selenid zinku, nitrid india, nitrid hliníku a nitrid boru jsou považovány za slibné.
Možnost širokého použití bezfosforových LED založených na růstu epitaxní struktury selenidu zinku na substrátu selenidu zinku by neměla být vyloučena. Zde aktivní oblast polovodiče vyzařuje modré světlo a samotný substrát (protože selenid zinku je sám o sobě účinným fosforem) se ukáže být zdrojem žlutého světla.
Pokud se do struktury zavede další vrstva polovodiče s bandgapem menší šířky, bude schopna pohltit nějaká kvanta s určitou energií a sekundární emise nastane v oblasti nižších energií. Technologie se nazývá LED s polovodičovými emisními měniči.