Perspectivas para el desarrollo de la tecnología LED blanca
Los LED son la fuente de luz más económica y de mayor calidad. No en vano, la tecnología para la producción de LED blancos, que se utilizan continuamente para la iluminación, se encuentra en constante progreso. El interés de la industria de la iluminación y del hombre común en la calle ha estimulado constantes y numerosas investigaciones en esta área de la tecnología de iluminación.
Ya podemos decir que las perspectivas para los LED blancos son enormes. Esto se debe a que los beneficios obvios de ahorrar electricidad gastada en iluminación seguirán atrayendo inversores para investigar estos procesos, mejorar tecnologías y descubrir materiales más nuevos y eficientes durante mucho tiempo.
Si prestamos atención a las últimas publicaciones de los fabricantes de LED y desarrolladores de materiales para su creación, expertos en la dirección de la investigación de semiconductores y tecnologías de iluminación de semiconductores, podemos destacar varias direcciones en el camino del desarrollo en este campo hoy.
Se sabe que el factor de conversión fósforo es el principal determinante de la eficiencia del LED, además, el espectro de reemisión del fósforo afecta la calidad de la luz producida por el LED. Por lo tanto, la búsqueda e investigación de fósforos aún mejores y más eficientes es una de las direcciones más importantes en el desarrollo de la tecnología LED en este momento.
El granate de itrio y aluminio es el fósforo más popular para los LED blancos y puede lograr eficiencias de poco más del 95 %. Otros fósforos, aunque dan un espectro de luz blanca de mejor calidad, son menos eficientes que el fósforo YAG. Por esta razón, numerosos estudios tienen como objetivo obtener un fósforo aún más eficiente y duradero, que proporcione el espectro correcto.
Otra solución, aunque sigue distinguiéndose por su alto precio, es un LED multicristal que proporciona una luz blanca brillante con un espectro de alta calidad. Estos son LED de varios componentes combinados.
Las combinaciones de chips semiconductores de varios colores no son la única solución. Los LED que contienen varios chips de color, así como un componente de fósforo, se muestran de manera mucho más efectiva.
Aunque la eficiencia del método aún es baja, el enfoque es digno de atención cuando se utilizan puntos cuánticos como convertidor. De esta manera, puede crear LED con una alta calidad de luz. La tecnología se llama LED de punto cuántico blanco.
Dado que el mayor límite de eficiencia se encuentra directamente en el chip LED, aumentar la eficiencia del material emisor de semiconductores puede ayudar a mejorar la eficiencia.
La conclusión es que las estructuras semiconductoras más comunes no permiten un rendimiento cuántico superior al 50%.Los mejores resultados de eficiencia cuántica actuales se han logrado solo con LED rojos, que dan una eficiencia de poco más del 60%.
Las estructuras cultivadas por epitaxia de nitruro de galio sobre un sustrato de zafiro no son un proceso barato. Un cambio a estructuras de semiconductores más baratas podría acelerar el progreso.
Tomando como base otros materiales, como el óxido de galio, el carburo de silicio o el silicio puro, se reducirá significativamente el coste de producción de los LED. Los intentos de alear nitruro de galio con diferentes sustancias no son la única forma de reducir costos. Los materiales semiconductores como el seleniuro de zinc, el nitruro de indio, el nitruro de aluminio y el nitruro de boro se consideran prometedores.
No se debe descartar la posibilidad de un uso generalizado de LED libres de fósforo basados en el crecimiento de una estructura epitaxial de seleniuro de zinc sobre un sustrato de seleniuro de zinc. Aquí, la región activa del semiconductor emite luz azul y el propio sustrato (ya que el seleniuro de zinc en sí mismo es un fósforo eficaz) resulta ser una fuente de luz amarilla.
Si se introduce en la estructura otra capa de semiconductor con una banda prohibida de menor ancho, podrá absorber algunos cuantos con cierta energía y la emisión secundaria se producirá en la región de energías más bajas. La tecnología se llama LED con convertidores de emisión de semiconductores.