白色LED技術開発の展望

LED は最も経済的で高品質の光源です。照明に継続的に使用される白色LEDの製造技術は日進月歩です。照明業界と街頭の一般人の関心により、照明技術のこの分野における絶え間ない数多くの研究が刺激されてきました。

白色 LED の将来性は非常に大きいとすでに言えます。なぜなら、照明に費やされる電力を節約することの明白な利点は、長期にわたって、これらのプロセスを研究し、技術を改善し、より新しい、より効率的な材料を発見する投資家を惹きつけ続けるからである。

LED メーカーやその作成用材料の開発者、半導体研究や半導体照明技術の方向性の専門家による最新の出版物に注意を払うと、今日のこの分野の発展方法に関するいくつかの方向性を浮き彫りにすることができます。

変換係数は次のとおりであることが知られています。 リン は LED 効率の主な決定要因であり、さらに、蛍光体の再発光スペクトルは LED によって生成される光の品質に影響を与えます。したがって、より優れた、より効率的な蛍光体の探索と研究は、現時点での LED 技術の開発において最も重要な方向性の 1 つです。

イットリウム アルミニウム ガーネットは白色 LED 用の最も一般的な蛍光体であり、95% をわずかに超える効率を達成できます。他の蛍光体は、より高品質の白色光スペクトルを提供しますが、YAG 蛍光体よりも効率が劣ります。このため、正確なスペクトルを与える、より効率的で耐久性のある蛍光体を取得することを目的とした多くの研究が行われています。

もう 1 つのソリューションは、依然として価格が高いという点で際立っていますが、高品質のスペクトルを持つ明るい白色光を発する多結晶 LED です。これらは、複数のコンポーネントの LED を組み合わせたものです。

マルチカラーの半導体チップの組み合わせだけが解決策ではありません。複数のカラー チップと蛍光体コンポーネントを含む LED は、より効果的に表示されます。

この方法の効率はまだ低いですが、量子ドットをコンバーターとして使用する場合、このアプローチは注目に値します。このようにして、高い光品質の LED を作成できます。この技術は白色量子ドット LED と呼ばれます。

最大の効率限界は直接 LED チップにあるため、半導体発光材料自体の効率を高めることが効率の向上に役立ちます。

結論としては、最も一般的な半導体構造では 50% を超える量子収率は実現できないということです。現在の最高の量子効率結果は赤色 LED でのみ達成されており、その効率は 60% をわずかに上回ります。

サファイア基板上に窒化ガリウムエピタキシーによって成長させた構造は、安価なプロセスではありません。より安価な半導体構造への移行により進歩が加速する可能性がある。

酸化ガリウム、炭化ケイ素、純粋なシリコンなどの他の材料をベースにすると、LED の製造コストが大幅に削減されます。窒化ガリウムをさまざまな物質と合金化する試みは、コストを削減する唯一の方法ではありません。セレン化亜鉛、窒化インジウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの半導体材料が有望視されています。

セレン化亜鉛基板上でのセレン化亜鉛エピタキシャル構造の成長に基づく、蛍光体を含まない LED が広く使用される可能性を排除すべきではありません。ここで、半導体の活性領域は青色光を放射し、基板自体（セレン化亜鉛自体が有効な蛍光体であるため）が黄色光の光源となることがわかります。

バンドギャップの幅が狭い別の半導体層が構造に導入されると、特定のエネルギーを持つ量子を吸収できるようになり、より低いエネルギーの領域で二次放出が発生します。この技術は、半導体発光コンバータを備えた LED と呼ばれます。