Baltās LED tehnoloģijas attīstības perspektīvas
Gaismas diodes ir visekonomiskākais un kvalitatīvākais gaismas avots. Ne velti balto gaismas diožu ražošanas tehnoloģija, ko nepārtraukti izmanto apgaismojumam, pastāvīgi attīstās. Apgaismojuma nozares un parastā cilvēka interese par ielu ir veicinājusi pastāvīgus un daudzus pētījumus šajā apgaismojuma tehnoloģiju jomā.
Jau tagad varam teikt, ka balto gaismas diožu izredzes ir milzīgas. Tas ir tāpēc, ka acīmredzamie ieguvumi no apgaismojumam iztērētās elektroenerģijas taupīšanas ilgu laiku turpinās piesaistīt investorus pētīt šos procesus, uzlabot tehnoloģijas un atklāt jaunākus, efektīvākus materiālus.
Ja pievēršam uzmanību jaunākajām LED ražotāju un to veidošanas materiālu izstrādātāju publikācijām, pusvadītāju izpētes un pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģiju virziena ekspertiem, varam izcelt vairākus virzienus šīs jomas attīstības ceļā mūsdienās.
Ir zināms, ka konversijas koeficients fosfors ir galvenais LED efektivitātes noteicējs, turklāt luminofora reemisijas spektrs ietekmē gaismas diodes radītās gaismas kvalitāti. Līdz ar to vēl labāku un efektīvāku luminoforu meklēšana un izpēte šobrīd ir viens no svarīgākajiem virzieniem LED tehnoloģiju attīstībā.
Itrija alumīnija granāts ir vispopulārākais balto gaismas diožu fosfors, un tas var sasniegt nedaudz vairāk par 95%. Lai gan citi fosfori nodrošina labākas kvalitātes baltās gaismas spektru, tie ir mazāk efektīvi nekā YAG luminofori. Šī iemesla dēļ daudzu pētījumu mērķis ir iegūt vēl efektīvāku un izturīgāku fosforu, nodrošinot pareizo spektru.
Vēl viens risinājums, lai gan joprojām atšķiras ar savu augsto cenu, ir daudzkristālu LED, kas nodrošina spilgti baltu gaismu ar augstas kvalitātes spektru. Tās ir kombinētas daudzkomponentu gaismas diodes.
Daudzkrāsu pusvadītāju mikroshēmu kombinācijas nav vienīgais risinājums. Gaismas diodes, kas satur vairākas krāsu mikroshēmas, kā arī fosfora komponentu, tiek parādītas daudz efektīvāk.
Lai gan metodes efektivitāte joprojām ir zema, pieeja tomēr ir uzmanības vērta, ja kvantu punktus izmanto kā pārveidotāju. Tādā veidā jūs varat izveidot gaismas diodes ar augstu gaismas kvalitāti. Šo tehnoloģiju sauc par balto kvantu punktu gaismas diodēm.
Tā kā lielākā efektivitātes robeža ir tieši LED mikroshēmā, pusvadītāju izstarojošā materiāla efektivitātes palielināšana var palīdzēt uzlabot efektivitāti.
Secinājums ir tāds, ka visizplatītākās pusvadītāju struktūras nepieļauj kvantu iznākumu virs 50%.Labākie strāvas kvantu efektivitātes rezultāti sasniegti tikai ar sarkanām gaismas diodēm, kas dod efektivitāti nedaudz virs 60%.
Struktūras, kas audzētas ar gallija nitrīda epitaksiju uz safīra substrāta, nav lēts process. Pāreja uz lētākām pusvadītāju konstrukcijām varētu paātrināt progresu.
Par pamatu ņemot citus materiālus, piemēram, gallija oksīdu, silīcija karbīdu vai tīru silīciju, LED ražošanas izmaksas ievērojami samazināsies. Mēģinājumi leģēt gallija nitrīdu ar dažādām vielām nav vienīgais veids, kā samazināt izmaksas. Pusvadītāju materiāli, piemēram, cinka selenīds, indija nitrīds, alumīnija nitrīds un bora nitrīds, tiek uzskatīti par daudzsološiem.
Nedrīkst izslēgt iespēju plaši izmantot fosforu nesaturošas gaismas diodes, kuru pamatā ir cinka selenīda epitaksiālās struktūras augšana uz cinka selenīda substrāta. Šeit pusvadītāja aktīvais apgabals izstaro zilu gaismu, un pats substrāts (jo pats cinka selenīds ir efektīvs fosfors) izrādās dzeltenās gaismas avots.
Ja konstrukcijā tiek ievadīts vēl viens pusvadītāju slānis ar mazāka platuma joslas spraugu, tas spēs absorbēt dažus kvantus ar noteiktu enerģiju un sekundārā emisija notiks zemāku enerģiju apgabalā. Šo tehnoloģiju sauc par gaismas diodēm ar pusvadītāju emisijas pārveidotājiem.