Prospettive di sviluppo della tecnologia a LED bianchi
I LED sono la sorgente luminosa più economica e di alta qualità. Non per niente la tecnologia per la produzione dei LED bianchi, utilizzati continuamente per l'illuminazione, è costantemente in fase di sviluppo. L'interesse dell'industria dell'illuminazione e dell'uomo comune della strada ha stimolato costanti e numerose ricerche in questo settore dell'illuminotecnica.
Possiamo già dire che le prospettive per i LED bianchi sono enormi. Questo perché gli evidenti vantaggi del risparmio di elettricità spesa per l'illuminazione continueranno ad attrarre investitori per ricercare questi processi, migliorare le tecnologie e scoprire materiali nuovi e più efficienti per molto tempo.
Se prestiamo attenzione alle ultime pubblicazioni di produttori di LED e sviluppatori di materiali per la loro creazione, esperti nella direzione della ricerca sui semiconduttori e delle tecnologie di illuminazione dei semiconduttori, possiamo evidenziare oggi diverse direzioni sulla via dello sviluppo in questo campo.
È noto che il fattore di conversione fosforo è il principale determinante dell'efficienza del LED, inoltre, lo spettro di riemissione del fosforo influisce sulla qualità della luce prodotta dal LED. Pertanto, la ricerca e la ricerca di fosfori ancora migliori e più efficienti è attualmente una delle direzioni più importanti nello sviluppo della tecnologia LED.
Il granato di ittrio alluminio è il fosforo più popolare per i LED bianchi e può raggiungere efficienze di poco superiori al 95%. Altri fosfori, sebbene forniscano uno spettro di luce bianca di migliore qualità, sono meno efficienti del fosforo YAG. Per questo numerosi studi puntano ad ottenere un fosforo ancora più efficiente e duraturo, dando lo spettro corretto.
Un'altra soluzione, pur contraddistinta dal prezzo elevato, è un LED multicristallo che emette una luce bianca brillante con uno spettro di alta qualità. Questi sono LED multicomponente combinati.
Le combinazioni di chip semiconduttori multicolore non sono l'unica soluzione. I LED che contengono diversi chip di colore e un componente di fosforo vengono visualizzati in modo molto più efficace.
Sebbene l'efficienza del metodo sia ancora bassa, l'approccio è comunque degno di attenzione quando i punti quantici vengono utilizzati come convertitore. In questo modo è possibile creare LED con un'elevata qualità della luce. La tecnologia si chiama LED a punti quantici bianchi.
Poiché il più grande limite di efficienza risiede direttamente nel chip LED, l'aumento dell'efficienza del materiale che emette semiconduttore stesso può aiutare a migliorare l'efficienza.
La conclusione è che le più comuni strutture a semiconduttore non consentono una resa quantica superiore al 50%.I migliori risultati attuali di efficienza quantistica sono stati raggiunti solo con i LED rossi, che danno un'efficienza di poco superiore al 60%.
Le strutture cresciute mediante epitassia di nitruro di gallio su un substrato di zaffiro non sono un processo economico. Il passaggio a strutture di semiconduttori più economiche potrebbe accelerare il progresso.
Prendendo come base altri materiali, come l'ossido di gallio, il carburo di silicio o il silicio puro, si ridurranno notevolmente i costi di produzione dei LED. I tentativi di legare il nitruro di gallio con sostanze diverse non sono l'unico modo per ridurre i costi. I materiali semiconduttori come il seleniuro di zinco, il nitruro di indio, il nitruro di alluminio e il nitruro di boro sono considerati promettenti.
Non dovrebbe essere esclusa la possibilità di un uso diffuso di LED privi di fosforo basati sulla crescita di una struttura epitassiale di seleniuro di zinco su un substrato di seleniuro di zinco. Qui, la regione attiva del semiconduttore emette luce blu e il substrato stesso (poiché il seleniuro di zinco stesso è un fosforo efficace) risulta essere una fonte di luce gialla.
Se un altro strato di semiconduttore con un bandgap di larghezza inferiore viene introdotto nella struttura, sarà in grado di assorbire alcuni quanti con una certa energia e l'emissione secondaria avverrà nella regione delle energie inferiori. La tecnologia si chiama LED con convertitori di emissione a semiconduttore.