Причина неэффективности светодиодных ламп наконец установлена

Светодиоды, как ожидалось, должны были осветить нам дорогу в лучшее будущее: ведь они потребляют на 75 процентов меньше энергии и работают в 25 раз дольше ламп накаливания, и делают это при более низкой температуре. Но на сегодняшний день мы используем их в основном электронике, потому что у них есть одна серьёзная проблема эффективности: при повышении тока, количество испускаемого ими света резко падает.

Падение эффективности светодиодов озадачивало учёных многие годы, но исследователи из Университета Калифорнии и французского École Polytechnique говорят, что, наконец, сумели разгадать эту загадку.

В своём исследовании они определили, что причиной падения является процесс, называемый «рекомбинация Оже» — нерадиоактивный процесс, который генерирует тепло.

Светодиодные лампы содержат в себе микрочип с полупроводниками позитивного и негативного типа, сделанными из нитрида галлия. Между ними, в квантовом колодце, негативные электроны из одного полупроводника и электронные дырки из другого рекомбинируют, производя фотон света. Когда вы подаёте на полупроводник больше электричества, продуцируется больше тока – до определённого момента.

Падение эффективности: по мере роста тока, эффективность этих голубых светодиодов начинает падать

В ситуациях низкой энергии, как например в вашем сотовом телефоне, процесс работает отлично. Но когда вы повышаете ток до уровня, когда он мог бы освещать комнату, светодиоды на основе нитрида перестают производить фотоны в соответствующем масштабе. По данным исследователей из Университета Калифорнии, это происходит потому, что электроны сталкиваются друг с другом и теряют свою энергию в виде тепла, а не света.

Если мы сможем обойти эту проблему, то светодиоды смогут заменить компактные флуоресцентные лампы в качестве освещения будущего.

Теоретически, светодиоды способны производить около 300 люмен на ватт мощности, что делает их в три раза эффективнее энергосберегающих флуоресцентных ламп, и плюс ко всему – их легче утилизировать, поскольку они не содержат ртуть.

На сегодняшний день решения проблемы падения эффективности не существует, но поскольку теперь удалось идентифицировать её источник, учёные надеются создать светодиоды, способные минимизировать этот негативный эффект и вырабатывать больше света.