Как известно, максимальная чувствительность человеческого зрения соответствует длине волны света 555 нм, что хорошо наблюдается на кривой видности. Световая эффективность Ev при этом максимальна и составляет 683 лм/вт.
Из этого следует, что, если требуется светодиод с максимальной световой эффективностью, то это будет светодиод с длиной волны 555 нм. Но вот печаль - таких светодиодов практически не существует (а если и существуют, то с мизерной эффективностью). Это связано с гетерогенностью индикаторных светодиодов. (По википедии гетерогенность — это наличие неодинаковых частей в структуре или составе чего-либо.) Дело в том, что светодиоды с длиной волны менее 535 нм изготавливаются по технологии InGaN, а светодиоды с длиной волны 565 нм и более - по технологии AlGaInP.
У InGaN (нитридных) светодиодов внутренняя квантовая эффективность может превышать 90% для структур с синим излучением, но значительно снижается при более длинных длинах волн излучения. Отчасти это связано с необходимостью повышения содержания индия в активной зоне светодиодного чипа и сопутствующих этому дефектов. Кроме этого ухудшается качество слоев в активной зоне чипа из-за несоответствия решетки между InGaN и GaN. Впрочем, физическое происхождение такого снижения до конца полностью не выяснено.
Фосфидные светодиоды AlGaInP, обладающие высокой эффективностью при излучении красного и желтого света, не подходят для длин волн короче 570 нм из-за вырождения прямой запрещенной зоны.
На графике показаны области существования нитридных и фосфидных диодов, а также зеленый зазор.
Существует целый ряд исследований, направленных на ликвидацию зеленого зазора. Но до коммерческой реализации диодов в этом зазоре еще далеко. Что же делать? А ответ был выше. У InGaN светодиодов внутренняя квантовая эффективность может превышать 90% для структур с синим и ближним ультрафиолетовым излучением.
В статье "Идеальный светодиодный пиксель" рассматриваются светодиоды на основе ультрафиолетового чипа и фотолюминофора на основе квантовых точек (КТ). Так как длина волны света, излучаемого КТ-люминофором, зависит только от размера КТ, никто не мешает подобрать такой размер КТ (около 7 нм), чтобы максимум излучения приходился именно на 555 нм. При этом ширина спектра (обычно в пределах 30 нм) может быть снижена путем сепарации КТ по размерам (чем меньше разброс, тем уже ширина спектра.
Поэтому целесообразно не изобретать светодиоды, работающие в зеленом зазоре, а сосредоточить усилия на совершенствовании как ультрафиолетового чипа (с использованием мер, описанных в статье "Идеальный светодиодный пиксель"), так и конструкции светодиода в целом, на основе такого чипа и КТ-люминофора. Примечательно то, что такой светодиод будет работать с длиной волны от 400 до 700 нм, в зависимости только от размеров КТ.
