Perspectivas para o desenvolvimento da tecnologia de LED branco
Os LEDs são a fonte de luz mais econômica e de alta qualidade. Não é à toa que a tecnologia para a produção de LEDs brancos, que são usados continuamente para iluminação, está em constante evolução. O interesse da indústria de iluminação e do homem comum da rua tem estimulado constantes e inúmeras pesquisas nesta área da tecnologia de iluminação.
Já podemos dizer que as perspectivas para os LEDs brancos são enormes. Isso porque os benefícios óbvios da economia de eletricidade gasta em iluminação continuarão a atrair investidores para pesquisar esses processos, aprimorar tecnologias e descobrir materiais mais novos e eficientes por muito tempo.
Se prestarmos atenção às últimas publicações de fabricantes de LED e desenvolvedores de materiais para sua criação, especialistas na direção de pesquisa de semicondutores e tecnologias de iluminação de semicondutores, podemos destacar várias direções no caminho do desenvolvimento neste campo hoje.
Sabe-se que o fator de conversão fósforo é o principal determinante da eficiência do LED, além disso, o espectro de reemissão do fósforo afeta a qualidade da luz produzida pelo LED. Assim, a busca e pesquisa de fósforos ainda melhores e mais eficientes é uma das direções mais importantes no desenvolvimento da tecnologia LED no momento.
A granada de alumínio e ítrio é o fósforo mais popular para LEDs brancos e pode atingir eficiências de pouco mais de 95%. Outros fósforos, embora forneçam um espectro de luz branca de melhor qualidade, são menos eficientes que o fósforo YAG. Por esta razão, inúmeros estudos visam obter um fósforo ainda mais eficiente e durável, dando o espectro correto.
Outra solução, embora ainda diferenciada por seu alto preço, é um LED multicristal que fornece luz branca brilhante com espectro de alta qualidade. Estes são LEDs multicomponentes combinados.
Combinações de chips semicondutores multicoloridos não são a única solução. Os LEDs que contêm vários chips de cores, bem como um componente de fósforo, são exibidos com muito mais eficiência.
Embora a eficiência do método ainda seja baixa, a abordagem merece atenção quando os pontos quânticos são usados como um conversor. Desta forma, você pode criar LEDs com alta qualidade de luz. A tecnologia é chamada de LEDs de ponto quântico branco.
Como o maior limite de eficiência está diretamente no chip de LED, aumentar a eficiência do próprio material emissor do semicondutor pode ajudar a melhorar a eficiência.
A conclusão é que as estruturas semicondutoras mais comuns não permitem um rendimento quântico acima de 50%.Os melhores resultados atuais de eficiência quântica foram alcançados apenas com LEDs vermelhos, que fornecem uma eficiência de pouco mais de 60%.
Estruturas cultivadas por epitaxia de nitreto de gálio em um substrato de safira não são um processo barato. Uma mudança para estruturas de semicondutores mais baratas pode acelerar o progresso.
Tomando como base outros materiais, como óxido de gálio, carboneto de silício ou silício puro, reduzirá significativamente o custo de produção de LED. Tentativas de ligar nitreto de gálio com diferentes substâncias não são a única maneira de reduzir custos. Materiais semicondutores como seleneto de zinco, nitreto de índio, nitreto de alumínio e nitreto de boro são considerados promissores.
A possibilidade de uso generalizado de LEDs sem fósforo com base no crescimento de uma estrutura epitaxial de seleneto de zinco em um substrato de seleneto de zinco não deve ser descartada. Aqui, a região ativa do semicondutor emite luz azul e o próprio substrato (uma vez que o próprio seleneto de zinco é um fósforo eficaz) acaba sendo uma fonte de luz amarela.
Se outra camada de semicondutor com um bandgap de menor largura for introduzida na estrutura, ela conseguirá absorver alguns quanta com uma certa energia e a emissão secundária ocorrerá na região de menores energias. A tecnologia é chamada de LEDs com conversores de emissão de semicondutores.