Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi29.01.2024
Huolimatta värisekoitettujen ledien mahdollisesta tehokkuudesta, on olemassa yksi merkittävä haaste eli sopivien vihreiden ledien puute. Nykyiset vihreät ledit on valmistettu kuusikulmaisesta III-nitridistä, mutta ne saavuttavat vain kolmanneksen DOE:n vuoden 2035 tiekartan tehokkuustavoitteista. Uudessa tutkimuksessa Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin tutkijat ovat löytäneet mahdollisen polun tuottaa tehokkaampia vihreitä ledejä. He raportoivat vihreää säteilevästä uudesta aktiivisesta III-nitridi kerroksesta, jonka sisäinen kvanttitehokkuus (IQE) on 32 %. "Perimmäisenä tavoitteena on kolminkertaistaa nykypäivän valkoisten valodiodien tehokkuus. Ja tehdäksemme sen, meidän on täytettävä spektrin vihreä aukko, mikä ei ole helppo tehtävä. Tarvitset innovaatioita. Ja osoitamme innovaation materiaalipuolella käyttämällä kuutioisia nitridejä", sanoo professori Can Bayram, joka johti tätä työtä jatko-opiskelija Jaekwon Leen kanssa. Nykyään tehokkaimmissa valkoisissa ledivaloissa käytetään sinisiä valodiodeja, joissa on harvinaisen maametallin loisteainepinnoite, joka muuttaa sinisen valon keltaiseksi, vihreäksi ja/tai punaiseksi, mikä mahdollistaa valkoisen valaistuksen fosforin alasmuunnoksen kautta. Fosforin alasmuuntoprosessi on kuitenkin luonnostaan tehoton, koska korkeaenergisten fotonien täytyy menettää energiaa lämmön muodossa, jotta ne muuttuvat muiden energioiden fotoneiksi. Tällä hetkellä puolijohdevalaistuksessa käytetyt valkoiset ledit tuottavat seitsemän kertaa enemmän lämpöä kuin valotehoa. Lisäksi loisteaineet ovat kemiallisesti epästabiileja ja kasvattavat ledirakenteen raaka-aine- ja pakkauskustannuksia. Huolimatta sinisten ledien tehokkuuden lisääntymisestä viime vuosina, loisteaineita käytettäessä teoreettinen maksimivalotehokkuus on vain 255 lumenia/watti, kun taas ledivärien sekoituksella voidaan saavuttaa teoreettinen maksimivalotehokkuus 408 lm/W. Tehokkaan vihreän emission saavuttaminen on ollut vaikeaa perinteisellä kuusikulmaisella III-nitridillä, vaikka indiumpitoisuutta on lisätty. Tämä on kallis elementti vihreässä emissiossa, mikä johtaa suurempiin virhetiheyksiin ja tehokkuuden laskuun. Bayram sanoo, että vihreä aukko voidaan sulkea käyttämällä kuutiometriä III-nitridiä, koska näiden materiaalien edut puolijohdevalaistukselle on dokumentoitu hyvin sekä teoreettisesti että kokeellisesti. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.