Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике   Искать в Школе для электрика:
 
 

 

Статьи для электриков / Электрическое освещение

 

Перспективы развития технологии белых светодиодов




Светодиоды являются на сегодняшний день наиболее экономичными и качественными источниками света. Не зря технология производства светодиодов именно белого цвета, применяемых сплошь и рядом для осветительных целей, непрерывно пребывает в состоянии прогресса. Интерес со стороны светотехнической промышленности и обычного обывателя стимулирует постоянные и многочисленные исследования в данной области светотехники.

Уже сейчас можно сказать, что перспективы белых светодиодов колоссальны. Это объясняется тем, что очевидные выгоды от экономии электроэнергии, расходуемой на освещение, еще долго будут привлекать инвесторов в сферу изысканий на тему данных процессов, совершенствования технологии и открытия новейших, еще более эффективных материалов.

Перспективы развития технологии белых светодиодов

Если обратить внимание на последние публикации от производителей светодиодов и разработчиков материалов для их создания, экспертов в направлении исследования полупроводников и полупроводниковой светотехники, то можно выделить несколько направлений на пути развития в данной области уже сегодня.

Известно, что коэффициент преобразования люминофора является главным определяющим фактором в эффективности светодиода, к тому же спектр переизлучения люминофора сказывается на качестве получаемого от светодиода света. Таким образом, поиск и исследования еще более качественных и эффективных люминофоров — одно из важнейших направлений развития светодиодной технологии на данный момент.

Промышленный светильник с белыми светодиодами

Иттрий-алюминиевый гранат является на сегодняшний день самым популярным люминофором для белых светодиодов, и позволяет получить КПД чуть более 95%. Другие люминофоры, хотя и дают более качественный спектр белого света, при этом обладают, однако, меньшей эффективностью по сравнению с люминофором ИАГ. Именно по этой причине, многочисленные исследования имеют своей целью получение еще более эффективного и долговечного люминофора, дающего правильный спектр.

Еще одно решение, хотя и отличающееся пока высокой стоимостью — многокристаллический светодиод, дающий яркий белый свет с качественным спектром. Речь идет о комбинированных многокомпонентных светодиодах.

Качественное светодиодное освещение

Комбинации полупроводниковых чипов нескольких цветов — не единственное решение. Гораздо эффективнее показывают себя светодиоды, в которых содержится несколько цветных чипов, а также люминофорный компонент.

Хоть пока и невысока эффективность метода, тем не менее заслуживает внимания подход, когда в качестве конвертора используются квантовые точки. Так можно создавать светодиоды с высоким качеством света. Технология называется «белые светодиоды на квантовых точках».

Поскольку наибольший резерв эффективности заключается непосредственно в светодиодном чипе, то повысить эффективность может помочь увеличение эффективности самого полупроводникового излучающего материала.

Белый светодиод

Суть в том, что большинство распространенных полупроводниковых структур не позволяют получить квантовый выход более 50%. Наилучший из современных результатов по квантовому выходу достигнут лишь на красных светодиодах, которые дают эффективность лишь немного более 60%.

Структуры выращиваемые эпитаксией нитрида галлия на сапфировой подложке — процесс не из дешевых. Переход на менее дорогостоящие полупроводниковые структуры мог бы ускорить прогресс.

Если взять за основу какие-нибудь другие материалы, такие как оксид галлия, карбид кремния или чистый кремний, то это позволит сильно понизить стоимость производства светодиодов. Попытки легирования нитрида галлия разными веществами — не единственный путь удешевления. Перспективными считаются такие полупроводниковые материалы, как селенид цинка, нитрид индия, нитрид алюминия и нитрид бора.

Светодиодное освещение на складе

Не стоит списывать со счетов возможность широкого внедрения светодиодов без люминофора на основе выращивания эпитаксиальной структуры селенида цинка на подложке из селенида цинка. Здесь активная область полупроводника испускает голубой свет, а сама подложка (поскольку селенид цинка сам по себе является эффективным люминофором) оказывается источником желтого света.

Если внедрить в структуру еще один слой полупроводника с запрещенной зоной меньшей ширины, то он будет способен поглотить часть квантов с определенной энергией, а вторичное излучение получится в области меньших энергий. Технология называется светодиоды с полупроводниковыми преобразователями излучения.