อนาคตของการพัฒนาเทคโนโลยี LED สีขาว

LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ประหยัดที่สุดและมีคุณภาพสูง ไม่ใช่เพื่ออะไรที่เทคโนโลยีสำหรับการผลิต LED สีขาวซึ่งใช้อย่างต่อเนื่องเพื่อให้แสงสว่างนั้นอยู่ในสถานะของความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ความสนใจของอุตสาหกรรมแสงสว่างและคนทั่วไปในท้องถนนได้กระตุ้นการวิจัยอย่างต่อเนื่องและมากมายในด้านเทคโนโลยีแสงสว่างนี้

เราสามารถพูดได้ว่าโอกาสสำหรับ LED สีขาวนั้นมีมาก เนื่องจากประโยชน์ที่ชัดเจนของการประหยัดไฟฟ้าที่ใช้กับระบบแสงสว่างจะยังคงดึงดูดนักลงทุนให้ทำการวิจัยกระบวนการเหล่านี้ ปรับปรุงเทคโนโลยี และค้นพบวัสดุใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นไปอีกนาน

หากเราให้ความสนใจกับสิ่งพิมพ์ล่าสุดโดยผู้ผลิต LED และผู้พัฒนาวัสดุสำหรับการสร้างสรรค์ของพวกเขา ผู้เชี่ยวชาญในทิศทางของการวิจัยเซมิคอนดักเตอร์และเทคโนโลยีแสงสว่างเซมิคอนดักเตอร์ เราสามารถเน้นทิศทางการพัฒนาในสาขานี้ได้หลายทิศทาง

เป็นที่รู้จักกันว่าปัจจัยการแปลง ฟอสฟอรัส เป็นตัวกำหนดหลักของประสิทธิภาพของ LED นอกจากนี้ สเปกตรัมการปล่อยซ้ำของสารเรืองแสงยังส่งผลต่อคุณภาพของแสงที่ผลิตโดย LED ดังนั้น การค้นหาและวิจัยสารเรืองแสงที่ดีและมีประสิทธิภาพมากขึ้นจึงเป็นหนึ่งในทิศทางที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาเทคโนโลยี LED ในขณะนี้

โกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียมเป็นสารเรืองแสงที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับ LED สีขาว และสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้มากกว่า 95% สารเรืองแสงอื่นๆ แม้ว่าจะให้สเปกตรัมของแสงสีขาวที่มีคุณภาพดีกว่า แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสารเรืองแสง YAG ด้วยเหตุนี้ การศึกษาจำนวนมากมีเป้าหมายเพื่อให้ได้สารเรืองแสงที่มีประสิทธิภาพและทนทานยิ่งขึ้น โดยให้สเปกตรัมที่ถูกต้อง

อีกทางเลือกหนึ่งแม้ว่าจะยังคงโดดเด่นด้วยราคาที่สูง แต่ก็คือ LED แบบหลายคริสตัลที่ให้แสงสีขาวสว่างพร้อมสเปกตรัมคุณภาพสูง เหล่านี้คือไฟ LED หลายองค์ประกอบที่รวมกัน

การผสมชิปเซมิคอนดักเตอร์หลายสีไม่ใช่ทางออกเดียว ไฟ LED ที่มีชิปสีหลายสีรวมถึงส่วนประกอบของสารเรืองแสงจะแสดงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

แม้ว่าประสิทธิภาพของวิธีการจะยังต่ำ แต่วิธีการนี้ควรค่าแก่การให้ความสนใจเมื่อใช้จุดควอนตัมเป็นตัวแปลง ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถสร้าง LED ที่มีคุณภาพแสงสูงได้ เทคโนโลยีนี้เรียกว่า LED ควอนตัมดอทสีขาว

เนื่องจากขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่ชิป LED โดยตรง การเพิ่มประสิทธิภาพของตัววัสดุที่ปล่อยสารกึ่งตัวนำจึงสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้

ข้อสรุปคือโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปไม่อนุญาตให้ผลผลิตควอนตัมสูงกว่า 50%ผลลัพธ์ประสิทธิภาพควอนตัมที่ดีที่สุดในปัจจุบันทำได้เฉพาะกับ LED สีแดง ซึ่งให้ประสิทธิภาพเพียง 60%

โครงสร้างที่เติบโตโดย epitaxy แกลเลียมไนไตรด์บนพื้นผิวแซฟไฟร์ไม่ใช่กระบวนการราคาถูก การเปลี่ยนไปใช้โครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่มีราคาถูกลงอาจทำให้ความคืบหน้าเร็วขึ้นได้

การใช้วัสดุอื่นเป็นพื้นฐาน เช่น แกลเลียมออกไซด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ หรือซิลิกอนบริสุทธิ์ จะช่วยลดต้นทุนการผลิต LED ได้อย่างมาก ความพยายามที่จะผสมแกลเลียมไนไตรด์กับสารต่างๆ ไม่ใช่วิธีเดียวในการลดต้นทุน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น สังกะสี เซเลไนด์ อินเดียมไนไตรด์ อะลูมิเนียมไนไตรด์ และโบรอนไนไตรด์ ถือว่ามีแนวโน้มที่ดี

ความเป็นไปได้ของการใช้ LED ที่ปราศจากสารเรืองแสงอย่างแพร่หลายโดยพิจารณาจากการเจริญเติบโตของโครงสร้าง epitaxial ของสังกะสีเซเลไนด์บนซับสเตรตสังกะสีเซเลไนด์ไม่ควรถูกตัดออกไป บริเวณที่ใช้งานอยู่ของเซมิคอนดักเตอร์จะปล่อยแสงสีน้ำเงินออกมา และตัวพื้นผิวเอง (เนื่องจากสังกะสี เซเลไนด์เองเป็นสารเรืองแสงที่มีประสิทธิภาพ) กลายเป็นแหล่งกำเนิดของแสงสีเหลือง

หากนำเซมิคอนดักเตอร์อีกชั้นหนึ่งที่มีแบนด์แกปที่มีความกว้างน้อยกว่าเข้ามาในโครงสร้าง ก็จะสามารถดูดซับควอนตัมบางส่วนด้วยพลังงานบางอย่าง และการปล่อยสารทุติยภูมิจะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีพลังงานต่ำกว่า เทคโนโลยีนี้เรียกว่า LED พร้อมตัวแปลงการปล่อยสารกึ่งตัวนำ