Perspektívy vývoja technológie bielych LED
LED diódy sú najhospodárnejším a najkvalitnejším zdrojom svetla. Nie nadarmo je technológia výroby bielych LED diód, ktoré sa nepretržite používajú na svietenie, neustále v štádiu pokroku. Záujem osvetľovacieho priemyslu a bežného človeka na ulici podnietil neustále a početné výskumy v tejto oblasti osvetľovacej techniky.
Už teraz môžeme povedať, že vyhliadky na biele LED diódy sú obrovské. Je to preto, že zjavné výhody šetrenia elektrickej energie vynaloženej na osvetlenie budú ešte dlho priťahovať investorov, aby skúmali tieto procesy, zlepšovali technológie a objavovali novšie, efektívnejšie materiály.
Ak si všímame najnovšie publikácie výrobcov LED a vývojárov materiálov na ich tvorbu, odborníkov v smere výskumu polovodičov a polovodičových osvetľovacích technológií, môžeme dnes vyzdvihnúť niekoľko smerov na ceste vývoja v tejto oblasti.
Je známe, že konverzný faktor fosfor je hlavným determinantom účinnosti LED, navyše reemisné spektrum fosforu ovplyvňuje kvalitu svetla produkovaného LED. Hľadanie a výskum ešte lepších a účinnejších luminoforov je teda v súčasnosti jedným z najdôležitejších smerov vo vývoji LED technológie.
Ytrium-hliníkový granát je najobľúbenejším fosforom pre biele LED diódy a môže dosiahnuť účinnosť tesne nad 95 %. Iné fosfory, hoci poskytujú kvalitnejšie spektrum bieleho svetla, sú menej účinné ako fosfor YAG. Z tohto dôvodu je cieľom mnohých štúdií získať ešte účinnejší a odolnejší fosfor, ktorý poskytuje správne spektrum.
Ďalším riešením, aj keď sa stále vyznačuje vysokou cenou, je multikryštálová LED, ktorá dáva jasné biele svetlo s vysoko kvalitným spektrom. Ide o kombinované viaczložkové LED diódy.
Viacfarebné kombinácie polovodičových čipov nie sú jediným riešením. Oveľa efektívnejšie sa zobrazujú LED diódy, ktoré obsahujú niekoľko farebných čipov a tiež fosforovú zložku.
Aj keď je účinnosť metódy stále nízka, prístup si napriek tomu stojí za pozornosť, keď sa ako prevodník používajú kvantové body. Týmto spôsobom môžete vytvárať LED diódy s vysokou kvalitou svetla. Táto technológia sa nazýva biele kvantové bodky LED.
Keďže najväčší limit účinnosti leží priamo v LED čipe, zvýšenie účinnosti samotného polovodičového emitujúceho materiálu môže pomôcť zlepšiť účinnosť.
Záver je, že najbežnejšie polovodičové štruktúry neumožňujú kvantový výťažok nad 50 %.Najlepšie súčasné výsledky kvantovej účinnosti boli dosiahnuté len s červenými LED diódami, ktoré poskytujú účinnosť tesne nad 60 %.
Štruktúry pestované epitaxiou nitridu gália na zafírovom substráte nie sú lacným procesom. Posun k lacnejším polovodičovým štruktúram by mohol urýchliť pokrok.
Ak sa za základ vezmú iné materiály, ako je oxid gália, karbid kremíka alebo čistý kremík, výrazne sa znížia náklady na výrobu LED. Pokusy o legovanie nitridu gália rôznymi látkami nie sú jediným spôsobom, ako znížiť náklady. Polovodičové materiály ako selenid zinku, nitrid india, nitrid hliníka a nitrid bóru sa považujú za perspektívne.
Možnosť širokého používania bezfosforových LED založených na raste epitaxnej štruktúry selenidu zinku na substráte selenidu zinočnatého by sa nemala vylúčiť. Tu aktívna oblasť polovodiča vyžaruje modré svetlo a samotný substrát (keďže selenid zinku je sám o sebe účinným fosforom) sa ukáže ako zdroj žltého svetla.
Ak sa do štruktúry zavedie ďalšia vrstva polovodiča s menšou šírkou bandgap, bude schopná absorbovať nejaké kvantá s určitou energiou a sekundárna emisia nastane v oblasti nižších energií. Táto technológia sa nazýva LED diódy s polovodičovými emisnými meničmi.