Светодиоды с высокой эффективностью при больших значениях тока


См. также: Максимально достижимый уровень световой эффективности белого источника света.
Теплоотводящие материалы на основе карбона
Модуль активного охлаждения SynJet
Использование силикона в конструкции светодиодного корпуса
Светодиодная лампа с изолированным люминофором

Многие специалисты признают, что светоизлучающие диоды уже достигли точки, когда увеличение плотности прямого тока больше не дает равноценного прироста производительности. Но недавно группа исследователей из США и Японии разработала новый дизайн для зеленых и синих светодиодов, который позволяет частично устранить этот неприятный спад эффективности. 

При помощи изменения ориентации кристаллической структуры полупроводниковых пленок, команда ученых создала светодиоды с высокой эффективностью и с крайне низким уровнем спада светового выхода при повышении тока. Резкое падение эффективности при больших токах является одним из основных факторов, ограничивающих рост рынка твердотельного освещения.

Светодиод с новой структурой

Синий и зеленый светодиоды обеспечивают нужные оттенки цвета. Их излучение при сочетании с другими длинами волн дает нам знакомый белый свет, который присущ большинству бытовых лампочек. Однако, разработать светодиоды с этими высокоценными цветами было достаточно сложно. Кроме того, именно в случае синих и зеленых светодиодов наблюдается самое существенное падение эффективности при больших токах.

Светодиоды на порядок энергоэффективнее, чем лампы накаливания, которые во время работы выделяют в окружающее пространство огромное количество тепла. Но из-за резкого падения эффективности при больших токах, светодиоды теряют значительную часть преимуществ. Ученые не совсем уверены, что именно вызывает спад. Различные исследовательские группы в свое время предложили несколько объяснений. Несмотря на неопределенность причин явления, исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработала перспективную технологию, чтобы минимизировать спад эффективности путем внесения изменений в способ производства светодиодов.

Светодиодные чипы изготавливаются из слоев легированных полупроводников, которые объединены в единое целое. Когда поперек слоев подается напряжение, электроны и дырки (отсутствие электронов) движутся к области светодиода, которая называется активным слоем. Там они рекомбинируют, в процессе чего появляются фотоны. При создании большинства коммерчески доступных синих светодиодов, кристаллы, из которых состоят слои полупроводников, выращиваются с ориентацией на плоскую поверхность, называемую с-плоскостью. Однако, эта традиционная ориентация кристаллов может создавать электрические поля, которые мешают рекомбинации электронов и дырок.

Предложенные светодиоды имеют нетрадиционную, наклонную ориентацию кристаллов, что уменьшает влияние поля. Новые чипы обладают одними из самых низких уровней падения эффективности при больших токах. Используя эту технологию, команда ученых также смогла изготовить светодиодные чипы, которые меньше, чем стандартные коммерческие светодиоды. Это в свою очередь может сократить производственные затраты.

Источник: журнал LED Professional.

Назад к каталогу статей >>>

Метки: