Żarówki LED to najdroższe z ogniw energooszczędnych. Przyczyną jest technologia produkcji, zapewniająca długotrwały czas pracy. Są one wytwarzane przy zastosowaniu plastra tzw. wafla z węgliku krzemu bądź szafiru. W zależności od mocy żarówki koszt tej technologii stanowi od 30 do 60 proc. jej ceny.

Naukowcy z Departamentu Energii USA oraz inżynierowie z małej, kalifornijskiej firmy badawczo-rozwojowej Bridgelux zmniejszyli koszt produkcji żarówek LED o 75 proc. Zmienili oni konstrukcję układów sterujących i technologię wytwarzania tak, że możliwe było zastosowanie technik używanych przy tworzeniu standardowych mikroprocesorów produkowanych dla komputerów PC oraz smartfonów.

Żarówki LED są zwykle wytwarzane poprzez pokrycie żółtymi związkami fosforu świecących na bladoniebiesko diod LED, opartych na azotku galu. Po takiej operacji żarówka daje biało-żółte światło. Azotek galu jest wytwarzany na waflu z węgliku krzemu bądź szafiru. Im większy wafel, tym więcej można z niego wytworzyć diod LED, a więc ich cena będzie niższa. Technologię produkcji azotku galu na największych, jak dotąd 15 centymetrowych waflach szafirowych, opracowała niemiecka firma Osram Opto Semiconductors.

Naukowcy z Departamentu Energii i inżynierowie z Bridgelux postanowili obejść to ograniczenie używając do produkcji azotku galu 20 centymetrowych wafli krzemowych, stosowanych w produkcji mikroprocesorów dla smartfonów i komputerów. Musieli poradzić sobie z problemami, jakie powoduje zastosowanie krzemu przy procesie wzrostu azotku galu. Zachodzi on bowiem w temp 1000 st. C. Różnica naprężeń w warstwie kryształów azotku galu i waflu krzemowym podczas chłodzenia po tym procesie, powoduje pękanie kryształów azotku galu. Uniknięto tego, dodając cienką, elastyczną błonę, utrzymującą jednakowe ciśnienie w obu warstwach.

Cenę żarówki LED o mocy stanowiącej ekwiwalent tradycyjnej żarówki 60 wat, nowa technologia zmniejszyła z 40 USD do 18 USD. Bridgelux planuje także opracowanie zintegrowanego układu sterującego, co powinno przynieść dalszy spadek kosztów. Jak przewidują inżynierowie z Bridgelux, nowe żarówki LED pojawią się na rynku za około 2-3 lata. 


źródło: PAP – Nauka w Polsce
www.naukawpolsce.pap.pl