211service.com
LED verdi per un'illuminazione efficiente
Un nuovo approccio alla fabbricazione di diodi a emissione di luce (LED) potrebbe essere utilizzato per aumentare la loro efficienza del 20%, producendo luce di qualità superiore rispetto ai LED convenzionali. I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Golden, CO, hanno dimostrato l'approccio realizzando un LED giallo-verde che potrebbe presto essere combinato con altri LED colorati per produrre luce bianca. Il nuovo LED potrebbe aiutare a sostituire i metodi attuali e inefficienti per generare luce bianca.
Luce verde : Questo LED al fosfuro di gallio-indio è stato fabbricato dai ricercatori del National Renewable Energy Laboratory.
I LED, dispositivi che emettono fotoni quando viene loro applicata una carica elettrica, sono più efficienti e durano più a lungo delle lampadine a incandescenza. Variando la composizione dei LED a semiconduttore, gli scienziati dei materiali possono convincere i dispositivi a emettere colori diversi. Come minimo, la produzione di luce bianca richiede la combinazione di rosso, blu e verde, ma finora solo i diodi emettitori di luce rossa e blu sono ben sviluppati. Per produrre luce verde, i produttori di LED in genere applicano uno o più materiali al fosforo ai LED blu. I fosfori convertono la luce dello spettro blu ad alta energia in luce a bassa energia attraverso un processo che riduce la luminosità complessiva di circa il 20 percento.
Per eliminare questa perdita di efficienza, i ricercatori hanno cercato di sviluppare LED verdi efficienti che non richiedono fosfori. Ma un grosso ostacolo è che i diversi materiali semiconduttori noti che possono essere combinati per emettere luce verde, tipicamente nitruro di indio e gallio, hanno strutture reticolari di dimensioni diverse. Affinché i semiconduttori funzionino in modo efficiente, ogni strato del dispositivo deve avere una struttura reticolare di dimensioni simili allo strato sopra o sotto di esso.
Per aggirare la discrepanza delle dimensioni del reticolo, i ricercatori del NREL hanno utilizzato un metodo di fabbricazione che avevano precedentemente sviluppato per la costruzione di celle solari multigiunzione altamente efficienti. Il loro metodo si basa sull'utilizzo di strati aggiuntivi di altri materiali semiconduttori con strutture reticolari di dimensioni intermedie che colmano il divario tra i semiconduttori di dimensioni diverse. Se provi a farlo in un colpo solo, l'intera cosa sarà difettosa, dice Angelo Mascarenhas , team leader per la spettroscopia a stato solido presso il Center for Basic Sciences del NREL. Devi far crescere una sequenza di strati in modo graduale.
Applicando gli stessi concetti ai LED, Mascarenhas e colleghi hanno combinato fosfuro di alluminio, gallio indio e arseniuro di gallio, due materiali semiconduttori ben sviluppati, che hanno prodotto giallo-verde. Se ora possono sviluppare un LED blu-verde, possono combinare i due diodi quasi verdi con i LED rossi e blu esistenti che produrrebbero luce bianca di alta qualità con un indice di resa cromatica (CRI) superiore a 90. Sarebbe molto meglio rispetto alle valutazioni negli anni '70 che di solito ottengono i LED convenzionali. (La luce solare è lo standard, con un CRI di 100.)
Eugene Fitzgerald , un professore di scienza e ingegneria dei materiali al MIT, tuttavia, afferma che lo sviluppo di un LED blu-verde ad alta efficienza è molto più difficile del LED giallo-verde che hanno appena formato. I LED giallo-verdi utilizzano fosfuri di arseniuro, materiali che sono molto più sviluppati per l'uso come LED rispetto ai diodi a base di nitruro necessari per l'emissione di luce blu-verde. La scienza dei materiali sul lato nitruro è ancora molto primitiva quando si tratta di produzione di massa, mentre i diodi arseniuro-fosfuro possono essere ridimensionati molto facilmente, dice.
Fitzgerald ha sviluppato un LED giallo-verde diversi anni fa utilizzando tecniche di stratificazione simili a quelle recentemente utilizzate al NREL. Ora sta cercando di spingere ulteriormente i fosfuri di arseniuro per produrre un LED verde puro per una luce a tre colori, piuttosto seguendo l'approccio a quattro colori che Mascarenhas e colleghi stanno perseguendo.