Японцы создали светодиоды рекордной эффективности

Корпорация Nichia сообщила о разработке экспериментальных светодиодов, которые благодаря нескольким усовершенствованиям в конструкции и материалах сделали большой шаг вперёд в повышении КПД источников света.

Опытные светодиоды построены на основе синих светодиодов (1), покрытых частицами жёлтого люминофора (2), расширяющими спектр. Добавкой ещё и толики красного люминофора инженеры окончательно сбалансировали излучение (иллюстрация Yukio Narukawa et al./ Nitride Semiconductor Research Laboratory, Nichia Corporation/ Journal of Physics D).

Дабы приблизить световую революцию, то есть открыть светодиодам дорогу к массовому общему освещению, специалисты Nichia обратили внимание на несколько сторон устройства приборов, влияющих на светоотдачу и эффективность. В результате родились три новых светодиода.

Сравнение обычных светодиодов (a) и новых высокоэффективных (b). Здесь видны два важных изменения. Оксид олова индия в роли верхнего прозрачного электрода, вместо ранее применявшегося тонкого слоя никеля и золота, и сапфировая подложка с рассеивающим свет микрорельефом вместо гладкой поверхности.
Оба приёма работают на снижение поглощения и внутреннего отражения лучей, увеличивая их долю, выходящую наружу (иллюстрация Yukio Narukawa et al./ Nitride Semiconductor Research Laboratory, Nichia Corporation/ Journal of Physics D).

Первый светодиод при токе 1 ампер выдаёт суммарный поток в 1913 люмен (больше, чем у 100-ваттной лампы накаливания) при КПД в 135 люмен на ватт. Заметим, некоторые коммерческие светодиоды добрались уже до 150 лм/Вт, а лучшие опытные образцы до сего дня держали рекорд в 169. Держали, поскольку второй образец при токе в 350 миллиампер выдаёт 203 лм с КПД в 183 люмена на ватт. А третий вариант при 20 мА генерирует всего 14,4 люмена, но зато с КПД в 249 лм/Вт.

И этот же образец при меньшем токе (5 мА) и, конечно, меньшей яркости показал рекордную эффективность — 265 лм/Вт! А это уже совсем близко к теоретическому пределу для белых светодиодов, который японские учёные оценивают в 260-300 люмен на ватт. Для сравнения: обычные лампы накаливания выдают 13-17 лм/Вт, а люминесцентные светильники — 60-90.

Японцы утверждают, что эксперименты будут продолжены, поскольку резервы для повышения КПД ещё есть. И хотя нынешние рекордные образцы светодиодов слишком дороги для массового выпуска, в будущем цены должны снизиться, — обещают исследователи из Nichia.

Детальнее о достижении рассказывает статья в Journal of Physics D: Applied Physics.