211service.com
Grønne LED'er til effektiv belysning
En ny tilgang til fremstilling af lysemitterende dioder (LED'er) kunne bruges til at øge deres effektivitet med 20 procent og samtidig give lys af højere kvalitet end konventionelle LED'er. Forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) i Golden, CO, har demonstreret tilgangen ved at lave en gul-grøn LED, der snart kan kombineres med andre farvede LED'er for at give hvidt lys. Den nye LED kan hjælpe med at erstatte nuværende, ineffektive metoder til at generere hvidt lys.
Grønt lys : Denne gallium-indium phosphid LED blev fremstillet af forskere ved National Renewable Energy Laboratory.
LED'er, enheder, der udsender fotoner, når en elektrisk ladning påføres dem, er mere effektive og holder længere end glødepærer. Ved at variere sammensætningen af halvleder-LED'erne kan materialeforskere lokke enhederne til at udsende forskellige farver. Frembringelse af hvidt lys kræver som minimum at kombinere rødt, blåt og grønt, men indtil videre er kun rød- og blålysemitterende dioder veludviklede. For at producere grønt lys anvender LED-producenter typisk et eller flere fosformaterialer til blå LED'er. Fosporerne omdanner højenergi blåt spektrum lys til lavenergilys gennem en proces, der reducerer den samlede lysstyrke med cirka 20 procent.
For at eliminere dette effektivitetstab har forskere forsøgt at udvikle effektive grønne lysdioder, der ikke kræver fosfor. Men en stor anstødssten er, at de forskellige kendte halvledermaterialer, der kan kombineres til at udsende grønt lys, typisk indium- og galliumnitrid, har krystalgitterstrukturer af forskellig størrelse. For at halvledere skal fungere effektivt, skal hvert lag af enheden have en gitterstruktur af samme størrelse som laget over eller under det.
For at komme uden om uoverensstemmelsen mellem gitterstørrelsen brugte NREL-forskere en fremstillingsmetode, som de tidligere havde udviklet til at bygge højeffektive solceller med flere kryds. Deres metode er afhængig af at bruge yderligere lag af andre halvledende materialer med mellemstore gitterstrukturer, der bygger bro mellem de uensartede halvledere. Hvis du forsøger at gøre det i et skud, vil det hele være defekt, siger Angelo Mascarenhas , teamleder for faststofspektroskopi i Center for Grundvidenskab ved NREL. Du skal dyrke en sekvens af lag på en trinvis måde.
Ved at anvende de samme koncepter på LED'er kombinerede Mascarenhas og kolleger aluminium gallium indium phosphid og gallium arsenid, to veludviklede halvledermaterialer, som gav gul-grøn. Hvis de nu kan udvikle en blå-grøn LED, kan de kombinere de to næsten-grønne dioder med eksisterende røde og blå LED'er, der ville give hvidt lys af høj kvalitet med et farvegengivelsesindeks (CRI) over 90. Dette ville være meget bedre end de vurderinger i 70'erne, som konventionelle LED'er normalt får. (Sollys er standarden med en CRI på 100.)
Eugene Fitzgerald , en professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved MIT, siger dog, at det er meget vanskeligere at udvikle en højeffektiv blå-grøn LED end den gul-grønne LED, de lige har dannet. Gul-grønne lysdioder bruger arsenid-phosphider, materialer, der er meget mere udviklede til brug som lysdioder end nitrid-baserede dioder, der er nødvendige for blågrønt lys. Materialevidenskaben på nitridsiden er stadig virkelig primitiv, når det kommer til masseproduktion, hvorimod arsenid-phosphiddioder meget let kan skaleres, siger han.
Fitzgerald udviklede en gul-grøn LED for flere år siden ved hjælp af lagdelingsteknikker svarende til dem, der for nylig blev brugt hos NREL. Han forsøger nu at skubbe arsenid-phosphider yderligere for at give en ren grøn LED for et tre-farvet lys i stedet for at forfølge den fire-farvede tilgang, som Mascarenhas og kolleger forfølger.