Perspectives de développement de la technologie LED blanche
Les LED sont la source lumineuse la plus économique et la plus qualitative. Ce n'est pas pour rien que la technologie de production des LED blanches, utilisées en permanence pour l'éclairage, est en constante évolution. L'intérêt de l'industrie de l'éclairage et de l'homme ordinaire de la rue a stimulé des recherches constantes et nombreuses dans ce domaine de la technologie d'éclairage.
On peut déjà dire que les perspectives des LED blanches sont énormes. En effet, les avantages évidents des économies d'électricité dépensées pour l'éclairage continueront d'attirer les investisseurs pour rechercher ces processus, améliorer les technologies et découvrir de nouveaux matériaux plus efficaces pendant longtemps.
Si nous prêtons attention aux dernières publications des fabricants de LED et des développeurs de matériaux pour leur création, experts dans la direction de la recherche sur les semi-conducteurs et des technologies d'éclairage à semi-conducteurs, nous pouvons mettre en évidence plusieurs directions sur la voie du développement dans ce domaine aujourd'hui.
On sait que le facteur de conversion phosphore est le principal déterminant de l'efficacité de la LED, de plus, le spectre de réémission du luminophore affecte la qualité de la lumière produite par la LED. Ainsi, la recherche et la recherche de luminophores encore meilleurs et plus efficaces est l'une des directions les plus importantes dans le développement de la technologie LED à l'heure actuelle.
Le grenat d'aluminium et d'yttrium est le luminophore le plus populaire pour les LED blanches et peut atteindre des rendements d'un peu plus de 95 %. D'autres luminophores, bien qu'ils donnent un spectre de lumière blanche de meilleure qualité, sont moins efficaces que le luminophore YAG. Pour cette raison, de nombreuses études visent à obtenir un luminophore encore plus efficace et durable, donnant le bon spectre.
Une autre solution, bien que toujours distinguée par son prix élevé, est une LED multicristaux qui donne une lumière blanche brillante avec un spectre de haute qualité. Ce sont des LED multicomposantes combinées.
Les combinaisons de puces semi-conductrices multicolores ne sont pas la seule solution. Les LED qui contiennent plusieurs puces de couleur ainsi qu'un composant de phosphore sont affichées beaucoup plus efficacement.
Bien que l'efficacité de la méthode soit encore faible, l'approche est néanmoins digne d'attention lorsque des boîtes quantiques sont utilisées comme convertisseur. De cette façon, vous pouvez créer des LED avec une qualité de lumière élevée. La technologie est appelée LED à points quantiques blancs.
Étant donné que la plus grande limite d'efficacité réside directement dans la puce LED, l'augmentation de l'efficacité du matériau émetteur semi-conducteur lui-même peut contribuer à améliorer l'efficacité.
La conclusion est que les structures semiconductrices les plus courantes ne permettent pas un rendement quantique supérieur à 50%.Les meilleurs résultats d'efficacité quantique actuels ont été obtenus uniquement avec des LED rouges, qui donnent une efficacité d'un peu plus de 60 %.
Les structures obtenues par épitaxie au nitrure de gallium sur un substrat de saphir ne sont pas un procédé bon marché. Un passage à des structures semi-conductrices moins chères pourrait accélérer les progrès.
Prendre d'autres matériaux comme base, tels que l'oxyde de gallium, le carbure de silicium ou le silicium pur, réduira considérablement le coût de production des LED. Les tentatives d'alliage du nitrure de gallium avec différentes substances ne sont pas le seul moyen de réduire les coûts. Les matériaux semi-conducteurs tels que le séléniure de zinc, le nitrure d'indium, le nitrure d'aluminium et le nitrure de bore sont considérés comme prometteurs.
La possibilité d'une utilisation généralisée de LED sans phosphore basée sur la croissance d'une structure épitaxiale de séléniure de zinc sur un substrat de séléniure de zinc ne doit pas être exclue. Ici, la région active du semi-conducteur émet de la lumière bleue et le substrat lui-même (puisque le séléniure de zinc lui-même est un luminophore efficace) s'avère être une source de lumière jaune.
Si une autre couche de semi-conducteur avec une bande interdite de plus petite largeur est introduite dans la structure, elle pourra absorber certains quanta avec une certaine énergie et l'émission secondaire se produira dans la région des énergies inférieures. La technologie est appelée LED avec convertisseurs d'émission à semi-conducteurs.