סיכויים לפיתוח טכנולוגיית LED לבנים
לדים הם מקור האור החסכוני והאיכותי ביותר. לא בכדי הטכנולוגיה לייצור לדים לבנים, המשמשים באופן רציף לתאורה, נמצאת בהתקדמות מתמדת. העניין של תעשיית התאורה והאדם הפשוט ברחוב עוררה מחקרים מתמידים ורבים בתחום זה של טכנולוגיית התאורה.
אנחנו כבר יכולים לומר שהסיכויים ללדים לבנים הם עצומים. הסיבה לכך היא שהיתרונות הברורים של חיסכון בחשמל המושקע בתאורה ימשיכו למשוך משקיעים לחקור תהליכים אלו, לשפר טכנולוגיות ולגלות חומרים חדשים ויעילים יותר למשך זמן רב.
אם נשים לב לפרסומים העדכניים ביותר של יצרני לד ומפתחי חומרים ליצירתם, מומחים בכיוון של מחקר מוליכים למחצה וטכנולוגיות תאורה מוליכים למחצה, נוכל להדגיש מספר כיוונים בדרך הפיתוח בתחום זה כיום.
ידוע כי מקדם ההמרה זַרחָן הוא הקובע העיקרי של יעילות LED, יתר על כן, ספקטרום הפליטה החוזרת של הזרחן משפיע על איכות האור המיוצר על ידי LED. לפיכך, החיפוש והמחקר של זרחנים טובים ויעילים אף יותר הוא אחד הכיוונים החשובים ביותר בפיתוח טכנולוגיית LED כרגע.
נופך אלומיניום איטריום הוא הזרחן הפופולרי ביותר עבור נוריות LED לבנות ויכול להשיג יעילות של קצת יותר מ-95%. זרחנים אחרים, למרות שהם נותנים ספקטרום איכותי יותר של אור לבן, הם פחות יעילים מהזרחן YAG. מסיבה זו, מחקרים רבים שואפים להשיג זרחן יעיל ועמיד אף יותר, המעניק את הספקטרום הנכון.
פתרון נוסף, למרות שעדיין נבדל במחירו הגבוה, הוא LED רב גבישי המעניק אור לבן בוהק עם ספקטרום איכותי. אלו הם נוריות LED מרובי רכיבים משולבות.
שילובי שבבים מוליכים למחצה מרובי צבעים אינם הפתרון היחיד. נוריות LED המכילות מספר שבבי צבע וכן רכיב זרחן מוצגות בצורה יעילה הרבה יותר.
למרות שיעילות השיטה עדיין נמוכה, הגישה בכל זאת ראויה לתשומת לב כאשר משתמשים בנקודות קוונטיות כממיר. בדרך זו, ניתן ליצור לדים עם איכות אור גבוהה. הטכנולוגיה נקראת נוריות נקודות קוונטיות לבנות.
מכיוון שמגבלת היעילות הגדולה ביותר נמצאת ישירות בשבב ה-LED, הגדלת היעילות של החומר הפולט מוליכים למחצה בעצמו יכולה לסייע בשיפור היעילות.
המסקנה היא שמבני המוליכים למחצה הנפוצים ביותר אינם מאפשרים תשואה קוונטית מעל 50%.התוצאות הטובות ביותר של היעילות הקוונטית הנוכחית הושגו רק עם נוריות LED אדומות, המעניקות יעילות של קצת יותר מ-60%.
מבנים הגדלים על ידי אפיטקסיית גליום ניטריד על מצע ספיר אינם תהליך זול. מעבר למבני מוליכים למחצה זולים יותר עשוי להאיץ את ההתקדמות.
נטילת חומרים אחרים כבסיס, כגון תחמוצת גליום, סיליקון קרביד או סיליקון טהור, תוזיל משמעותית את עלות ייצור ה-LED. ניסיונות לסגסוגת גליום ניטריד בחומרים שונים אינם הדרך היחידה להוזיל עלויות. חומרים מוליכים למחצה כמו אבץ סלניד, אינדיום ניטריד, אלומיניום ניטריד ובורון ניטריד נחשבים למבטיחים.
אין לשלול את האפשרות של שימוש נרחב בנורות לד נטולות זרחן המבוססות על גידול של מבנה אפיטקסיאלי של אבץ סלניד על מצע סלניד אבץ. כאן, האזור הפעיל של המוליך למחצה פולט אור כחול, והמצע עצמו (שכן אבץ סלניד עצמו הוא זרחן יעיל) מתגלה כמקור לאור צהוב.
אם תוכנס למבנה שכבה נוספת של מוליכים למחצה עם מרווח פס ברוחב קטן יותר, הוא יוכל לספוג כמה קוואנטות באנרגיה מסוימת והפליטה המשנית תתרחש באזור האנרגיות הנמוכות יותר. הטכנולוגיה נקראת LEDs עם ממירי פליטת מוליכים למחצה.