211service.com
Zielone diody LED dla wydajnego oświetlenia
Nowe podejście do wytwarzania diod elektroluminescencyjnych (LED) może zostać wykorzystane do zwiększenia ich wydajności o 20 procent, przy jednoczesnym zapewnieniu światła wyższej jakości niż konwencjonalne diody LED. Naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) w Golden w Kolorado zademonstrowali to podejście, tworząc żółto-zieloną diodę LED, która wkrótce będzie mogła zostać połączona z innymi kolorowymi diodami LED, aby uzyskać białe światło. Nowa dioda LED może pomóc w zastąpieniu dotychczasowych, nieefektywnych metod generowania białego światła.
Zielone światło : Ta dioda LED z fosforku galu i indu została wyprodukowana przez naukowców z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej.
Diody LED , urządzenia emitujące fotony po przyłożeniu do nich ładunku elektrycznego, są wydajniejsze i trwalsze niż żarówki żarowe. Zmieniając skład półprzewodnikowych diod LED, naukowcy zajmujący się materiałami mogą nakłonić urządzenia do emitowania różnych kolorów . Wytworzenie białego światła wymaga co najmniej połączenia czerwonego, niebieskiego i zielonego, ale jak dotąd dobrze rozwinięte są tylko diody emitujące światło czerwone i niebieskie. Aby wytworzyć zielone światło, producenci diod LED zazwyczaj stosują jeden lub więcej materiałów luminoforowych do niebieskich diod LED. Fosfory przekształcają światło niebieskie o wysokiej energii w światło o niższej energii w procesie, który zmniejsza ogólną jasność o około 20 procent.
Aby wyeliminować tę utratę wydajności, naukowcy próbowali opracować wydajne zielone diody LED, które nie wymagają luminoforów. Jednak główną przeszkodą jest to, że różne znane materiały półprzewodnikowe, które można łączyć, aby emitować zielone światło, zazwyczaj azotek indu i galu, mają różnej wielkości struktury sieci krystalicznej. Aby półprzewodniki działały wydajnie, każda warstwa urządzenia musi mieć strukturę sieciową o podobnej wielkości jak warstwa powyżej lub poniżej.
Aby obejść niedopasowanie wielkości sieci, naukowcy NREL zastosowali metodę produkcji, którą opracowali wcześniej do budowy wysoce wydajnych wielozłączowych ogniw słonecznych. Ich metoda polega na wykorzystaniu dodatkowych warstw innych materiałów półprzewodnikowych o średniej wielkości strukturach sieci, które wypełniają lukę między półprzewodnikami o różnych rozmiarach. Jeśli spróbujesz zrobić to za jednym zamachem, całość będzie wadliwa, mówi Angelo Mascarenhas , kierownik zespołu ds. spektroskopii ciała stałego w Centrum Nauk Podstawowych NREL. Musisz wyhodować sekwencję warstw w sposób stopniowy.
Stosując te same koncepcje do diod LED, Mascarenhas i współpracownicy połączyli fosforek glinowo-galowo-indowy i arsenek galu, dwa dobrze opracowane materiały półprzewodnikowe, które dały żółto-zielony. Jeśli teraz mogą opracować niebiesko-zieloną diodę LED, mogą połączyć dwie prawie zielone diody z istniejącymi czerwonymi i niebieskimi diodami LED, które dałyby wysokiej jakości białe światło o współczynniku oddawania barw (CRI) powyżej 90. Byłoby to znacznie lepsze niż oceny w latach 70., które zwykle uzyskują konwencjonalne diody LED. (Światło słoneczne jest standardem, z CRI 100.)
Eugeniusz Fitzgerald , profesor inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na MIT, mówi jednak, że opracowanie wysokowydajnej niebiesko-zielonej diody LED jest znacznie trudniejsze niż żółto-zielonej diody LED, którą właśnie uformowali. Żółto-zielone diody LED wykorzystują fosforki arsenku, materiały, które są znacznie lepiej opracowane do stosowania jako diody LED niż diody na bazie azotku, które są wymagane do emisji niebiesko-zielonego światła. Nauka o materiałach po stronie azotków jest nadal bardzo prymitywna, jeśli chodzi o masową produkcję, podczas gdy diody arsenkowo-fosforanowe można bardzo łatwo skalować, mówi.
Fitzgerald opracował żółto-zieloną diodę LED kilka lat temu, używając technik warstwowych podobnych do tych, które ostatnio stosowano w NREL. Teraz próbuje jeszcze bardziej popchnąć fosforki arsenowe, aby uzyskać czystą zieloną diodę LED dla trójkolorowego światła, a raczej podążając za czterokolorowym podejściem, za którym podąża Mascarenhas i jego koledzy.