Что такое QD LED (КТ СИД)? Это обычные светодиоды с покрытием из квантовых точек (КТ) в качестве фотолюминофора.
Белые светодиоды на основе синих кристаллов с обычным фотолюминофорным покрытием стали чрезвычайно популярны. Широкая полоса люминесценции благоприятно сказывается на качестве белого цвета. Недостатком таких светодиодов является невысокая эффективность применяемых люминофоров (50 - 60%).
Фотолюминофоры на базе КТ имеют квантовый выход до 95%. Это означает, что при поглощении 20 фотонов, испускаются 19 фотонов. КТ имеют узкую ширину спектра, в районе 20 нм, что соизмеримо или меньше ширины спектра светодиодов. Точная настройка КТ на конкретную длину волны излучения, также не представляют особых проблем. Такие замечательные свойства квантовых точек, используемых в качестве фотолюминофора, наталкивают на мысль о создании RGB светодиода нового типа - КТ СИД. Проведем предварительные расчеты.
Для начала вернемся к хорошо известному светодиоду CLV6A-FKB фирмы Cree. Возьмем средние паспортные значения длины волны λ, силы света Iv и мощности P (при 20 ма). По калькулятору (см. статью "Табличный калькулятор светодиодов") определим световую эффективность V(λ) и световую мощность Ee. На всякий случай посчитаем число фотонов Nf каждого цвета и мощность одного фотона Q (см. статью "Пересчет люменов в ватты и моли"). Результаты, без учета баланса по белому цвету и без учета потребляемой мощности, представлены в таблице.
А теперь возьмем тот же светодиод, но заменим зеленый и красный кристаллы на синие (470 нм). На два из трех кристаллов нанесем покрытие из коллоидных квантовых точек, излучающих на длинах волн 530 и 622 нм. Схематичное изображение такого светодиода показано на рисунках.
Проведем обратный расчет силы света. Квантовый выход КТ достигает 95%. Тогда, при числе фотонов синего цвета 9,26х10^15 число фотонов зеленого и красного цвета, производимых КТ, составит 8,8х10^15. Умножив число фотонов Nf на мощность одного фотона Q, получим световую мощность Ee. Сила света определится как произведение световой мощности Ee на световую эффективность V(λ). Результаты расчетов сведены в таблицу.
Сравним эти две таблицы. При прочих равных, световая мощность и сила света по синему цвету остались прежними: 2,96 мвт и 340 Кд. Но по зеленому цвету световая мощность возросла до 3,3 мвт и 1836 Кд, т.е. в 3,30/2,44=1,35 раза, а по красному - до 3,72 мвт и 1142 Кд, т.е. в 3,72/2,05=1,81 раза.
Эти результаты впечатляют. Уменьшение ширины спектра до 15 - 20 нм несколько снизит эти показатели. Но правильный выбор длины волны КТ позволит увеличить эффективность светодиодов с КТ. А также расширить гамут - цветовой охват. Балансировка по белому и снижение силы света до требуемых значений приведет к еще большему повышению эффективности.
В плане светодиодного экрана такие светодиоды имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными трехкристальными RGB светодиодами. Во первых, это одинаковое падение напряжения, так как для всех цветов используется один и тот же кристалл. Это благоприятно скажется на схемотехнике экрана. Во вторых, с учетом долговечности и стабильности КТ, светодиоды с КТ будут стареть равномернее. Дело за малым - дождаться серийного выпуска таких светодиодов. Это при том, что белые светодиоды в которых используется смесь КТ, уже существуют.
Ведущие светодиодные фирмы прилагают большие усилия к созданию телевизоров на КТ СИД. Но это предмет отдельной статьи.