Volkmar Dierolf e uma equipe internacional demonstram a possibilidade de ajustar a cor de um LED GaN alterando a seqüência de tempo em que a corrente de operação é fornecida ao dispositivo.

Uma nova técnica - o resultado de uma colaboração internacional de cientistas da Lehigh University, West Chester University, A Universidade de Osaka e a Universidade de Amsterdã - podem abrir caminho para a integração monolítica para o ajuste de cor simples de uma lâmpada, de acordo com Volkmar Dierolf, Distinto Professor e Presidente do Departamento de Física de Lehigh, quem trabalhou no projeto.

"Este trabalho pode tornar possível sintonizar entre o branco brilhante e cores mais quentes e confortáveis ​​em LEDs comerciais, "diz Dierolf.

A equipe demonstrou a possibilidade de ajustar a cor dos LEDs de GaN baseados em nitreto de gálio (GaN) simplesmente alterando a sequência de tempo em que a corrente de operação é fornecida ao dispositivo. Diodos emissores de luz ou LEDs são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles. Notavelmente, a técnica é compatível com os LEDs atuais que estão no centro da iluminação comercial de LED de estado sólido.

O trabalho é descrito em artigo publicado online em ACS Photonics chamado de "Ajustabilidade de cor em LEDs de GaN com base na manipulação de emissão atômica sob injeção de corrente." O autor principal, Brandon Mitchell, é ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Dierolf e agora é professor assistente no Departamento de Física e Engenharia da West Chester University na Pensilvânia.

Nos displays de LED ativos de hoje, cores diferentes são produzidas por três a quatro LEDs individuais que são colocados próximos uns dos outros e criam as diferentes cores fundamentais necessárias para produzir todo o espectro de cores.

"Demonstramos que isso pode ser alcançado por um único LED, "diz Dierolf." Mostramos que é possível chegar ao vermelho, emissões verdes e azuis originadas de apenas uma estrutura de LED GaN que usa dopagem com um único tipo de íon de terra rara, Europium (Eu). Usando co-dopagem intencional e engenharia de transferência de energia, mostramos que todas as três cores primárias podem emitir devido à emissão originada de dois diferentes estados excitados do mesmo Eu ₃ ⁺ íon (~ 620 nm e ~ 545nm) misturado com emissão próxima da borda da banda de GaN centrada em ~ 430nm. As taxas de intensidade dessas transições podem ser controladas escolhendo as condições de injeção de corrente, como densidade de corrente de injeção e ciclo de trabalho sob injeção de corrente pulsada. "

Em outras palavras, a equipe alcançou ajuste de cor em um único LED baseado em GaN por meio da manipulação das propriedades de emissão de um dopante do tipo atômico.

Mitchell apontou que "A ideia principal deste trabalho - a exploração ativa simultânea de vários estados excitados do mesmo dopante - não se limita ao sistema GaN:Eu, mas é mais geral. Os resultados apresentados podem abrir todo um novo campo de emissão sintonizável de cores a partir de um único dopante em semicondutores, que pode ser alcançado pelo ajuste de corrente de injeção simples. "

De acordo com Dierolf, esta pesquisa pode beneficiar aqueles que procuram uma luz branca "mais quente" mais confortável a partir de LEDs.

"Isso pode abrir caminho para a integração monolítica para o ajuste de cor simples de uma lâmpada, "acrescenta Dierolf." Também seria benéfico para monitores micro-LED, uma vez que permite maior densidade de pixels. "

Os materiais usados ​​em pesquisas anteriores sobre LEDs ajustáveis ​​por cor não permitiam uma fácil integração com a tecnologia LED atual, ele adiciona. Este trabalho é compatível com os atuais LEDs baseados em GaN que estão no centro da iluminação comercial de LED de estado sólido.