Ledit ja valontuotto

Ensimmäiset valoa emittoivat diodit löydettiin laboratorioissa jo 1900-luvun alkupuolella mutta silloin niille ei keksitty mitään käyttöä.

Vasta 1960-luvulta alkaen ne ovat syrjäyttäneet perinteiset merkkilamput ja 1990-luvulta alkaen niillä on alettu korvata myös hehkulanka- ja loisteputkilamppuja. Näiden uusimpien teholedien perustana on yleensä kirkas sininen ledi, jonka valo muutetaan fosforilla valkoiseksi.

Tehokkaissa valodiodeissa fotonit syntyvät p- ja n-materiaalien välissä olevissa ohutkalvoista muodostuvan aktiivikerroksen kvanttikaivoissa.

Ne on yleensä valmistettu gallium-nitridistä (GaN), joka on kasvatettu safiiri- tai piikarbidialustalle. Kuitenkin aktiivisen materiaalin hilarakenne ei käy yksiin alustamateriaalien kanssa mikä aiheuttaa säröjä tai välissä tarvitaan hyötysuhdetta heikentävää välikerros. Soraa-yhtiön on kiertänyt ongelman onnistuneesti käyttämällä sekä alustana että kiteenä GaN -materiaalia.

Tehokkaiden ledien tutkimustason ongelmana on myös että toimintavirtojen kasvaessa kaikki elektroni-aukkoparit eivät tuota fotoneja. Tutkijat kiistelevät johtuuko tämä ns Augerin rekombinaatio -ilmiöstä vai siitä, että elektronit eivät suurilla virroilla löydä aukkoparia koska ne ajautuvat pois aktiiviselta alueelta.

Yhä tehokkaampien ja edullisempien ledien tuottamiseksi on otettu käyttöön myös kuvioidut safiirialustat (PSS) ja tulevaisuudessa kuviointikokoa tullaan edelleen pienentämään nanometriluokan kuviointiin (NPSS).

Yksi tiedemiehiä kiehtova ratkaisu olisi käyttää valon tuottoon kvanttipisteitä (QD) eli puolijohteisia nanokiteitä. Niiden emissoiman valon väriä voitaisiin virittää näkyvästä valosta aina infrapunan spektriin. Suuri este on kuitenkin kvanttipisteiden heikko stabiilisuus.

Myös orgaaninen eli OLED-tekniikka on yksi vaihtoehto tulevaisuuden valaistustarkoituksiin. OLED-säteilee valo laajalla pinnalla ja ne voidaan tehdä minkä muotoisiksi tahansa. OLED-tekniikkaa käytetään jo paljon pienten laitteiden näytöissä.