Vooruitzichten voor de ontwikkeling van witte LED-technologie
LED's zijn de meest economische en hoogwaardige lichtbron. Niet voor niets is de technologie voor de productie van witte LED's, die continu worden gebruikt voor verlichting, voortdurend in ontwikkeling. De interesse van de verlichtingsindustrie en de gewone man in de straat heeft voortdurend en talrijk onderzoek op dit gebied van verlichtingstechnologie gestimuleerd.
We kunnen nu al zeggen dat de vooruitzichten voor witte LED's enorm zijn. Dit komt omdat de voor de hand liggende voordelen van het besparen van elektriciteit die wordt uitgegeven aan verlichting investeerders zal blijven aantrekken om deze processen te onderzoeken, technologieën te verbeteren en nieuwere, efficiëntere materialen te ontdekken voor een lange tijd.
Als we aandacht besteden aan de nieuwste publicaties van LED-fabrikanten en ontwikkelaars van materialen voor hun creatie, experts in de richting van halfgeleideronderzoek en halfgeleiderverlichtingstechnologieën, kunnen we vandaag verschillende richtingen op de weg van ontwikkeling op dit gebied benadrukken.
Het is bekend dat de conversiefactor fosfor is de belangrijkste bepalende factor voor de efficiëntie van LED's, bovendien beïnvloedt het re-emissiespectrum van de fosfor de kwaliteit van het door de LED geproduceerde licht. Het zoeken en onderzoeken naar nog betere en efficiëntere fosforen is dus momenteel een van de belangrijkste richtingen in de ontwikkeling van LED-technologie.
Yttrium-aluminium-granaat is de meest populaire fosfor voor witte LED's en kan een efficiëntie van iets meer dan 95% bereiken. Andere fosforen, hoewel ze een spectrum van wit licht van betere kwaliteit geven, zijn minder efficiënt dan de YAG-fosfor. Om deze reden zijn talrijke onderzoeken gericht op het verkrijgen van een nog efficiëntere en duurzamere fosfor, die het juiste spectrum geeft.
Een andere oplossing, hoewel nog steeds onderscheidend door zijn hoge prijs, is een multi-crystal LED die helder wit licht geeft met een hoogwaardig spectrum. Dit zijn gecombineerde meercomponenten-leds.
Combinaties van meerkleurige halfgeleiderchips zijn niet de enige oplossing. LED's die meerdere kleurchips en een fosforcomponent bevatten, worden veel effectiever weergegeven.
Hoewel de efficiëntie van de methode nog laag is, verdient de aanpak toch de aandacht wanneer quantum dots als convertor worden gebruikt. Op deze manier kunt u LED's met een hoge lichtkwaliteit creëren. De technologie wordt witte quantum dot LED's genoemd.
Aangezien de grootste efficiëntielimiet direct in de LED-chip ligt, kan het verhogen van de efficiëntie van het halfgeleideremitterende materiaal zelf helpen de efficiëntie te verbeteren.
De conclusie is dat de meest gangbare halfgeleiderstructuren geen kwantumopbrengst boven de 50% toelaten.De beste huidige kwantumefficiëntieresultaten zijn alleen bereikt met rode LED's, die een efficiëntie van iets meer dan 60% opleveren.
Structuren gegroeid door galliumnitride-epitaxie op een saffiersubstraat zijn geen goedkoop proces. Een verschuiving naar goedkopere halfgeleiderstructuren zou de voortgang kunnen versnellen.
Door andere materialen als basis te nemen, zoals galliumoxide, siliciumcarbide of puur silicium, kunnen de productiekosten van leds aanzienlijk worden verlaagd. Pogingen om galliumnitride te legeren met verschillende stoffen zijn niet de enige manier om kosten te besparen. Halfgeleidermaterialen zoals zinkselenide, indiumnitride, aluminiumnitride en boornitride worden als veelbelovend beschouwd.
De mogelijkheid van een wijdverbreid gebruik van fosforvrije LED's op basis van de groei van een epitaxiale zinkselenidestructuur op een zinkselenidesubstraat mag niet worden uitgesloten. Hier zendt het actieve gebied van de halfgeleider blauw licht uit en het substraat zelf (aangezien zinkselenide zelf een effectieve fosfor is) blijkt een bron van geel licht te zijn.
Als een andere laag halfgeleider met een bandgap van kleinere breedte in de structuur wordt geïntroduceerd, zal deze enkele quanta met een bepaalde energie kunnen absorberen en zal de secundaire emissie plaatsvinden in het gebied van lagere energieën. De technologie heet LED's met halfgeleideremissieconverters.