Kokios yra pagrindinės medžiagosLED lustai? 

Įvadas: LED šviesos blokai

LED (Light Emitting Diode) lustai yra šiuolaikinio apšvietimo širdis, maitinantys viską nuo išmaniųjų telefonų ekranų iki stadionų ekranų. Bet iš ko jie tiksliai pagaminti? Skirtingai nuo tradicinių kaitrinių lempučių, kurios priklauso nuo šildomų gijų, šviesos diodai skleidžia šviesąelektroliuminescencijapuslaidininkinėse medžiagose.

Šiame straipsnyje nagrinėjama:
✔ Pagrindinės puslaidininkinės medžiagos, naudojamos šviesos dioduose
✔ Kaip skirtingos medžiagos veikia spalvą ir efektyvumą
✔ Proveržis LED lustų technologijoje
✔ Realios{0}}įvairių tipų LED programos

Pagrindinės medžiagos LED lustuose

LED lustai yrapuslaidininkiniai įtaisaipagamintas iš sluoksniuotų medžiagų, kurios elektrą paverčia šviesa. Svarbiausi komponentai yra šie:

1. Substratas (pagrindinis sluoksnis)

Suteikia lusto struktūrinę paramą

Įprastos medžiagos:

Safyras (Al₂O3)– Dažniausiai naudojami mėlyni/balti šviesos diodai

Silicis (Si)– Mažesnė kaina, bet didesni defektai

Silicio karbidas (SiC)– Aukščiausios kokybės didelės galios{0}}LED pasirinkimas

Galio arsenidas (GaAs)– Naudojamas infraraudoniesiems/raudoniesiems šviesos diodams

2. Epitaksiniai sluoksniai (šviesos-spindulys)

Ant pagrindo auginamos plonos puslaidininkinės plėvelės

Nustato šviesos diodo spalvą ir efektyvumą

Pagrindinės medžiagos:

Galio nitridas (GaN)– Mėlyni/UV šviesos diodai

Indžio galio nitridas (InGaN)- Reguliuojamos spalvos (nuo žalios iki violetinės)

Aliuminio galio indžio fosfidas (AlGaInP)– Raudoni/gintariniai/geltoni šviesos diodai

3. Priedai (už laidumą)

Pridedama prie puslaidininkių, kad būtų galima valdyti elektrines savybes

n-tipo priedai (pvz., silicio)– Pateikite papildomų elektronų

p-tipo priedai (pvz., magnis)– Sukurkite „skyles“ elektronų srautui

LED medžiagos pagal spalvą

Atvejo analizė:

Cree's XLamp® šviesos diodainaudotiSiC substrataiužtikrina puikų šilumos išsklaidymo efektyvumą 200+ liumenų/vatui.

Nichia balti šviesos diodaisujungtiInGaN mėlynieji žetonaisuCerio-legiruotas itrio aliuminio granato (YAG:Ce) fosforasšiltai{0}}iki-šaltai baltai šviesai.

Kaip medžiagos veikia LED našumą

1. Efektyvumas ir ryškumas

GaN-on-SapphireŠviesos diodai dominuoja rinkoje dėl didelio efektyvumo (~60 % sieninio{1}}kištuko efektyvumo).

GaN-on-SiC(pvz., Cree šviesos diodai) užtikrina geresnį šilumos laidumą ir sumažina efektyvumo praradimą esant didelei galiai.

2. Spalvų tikslumas (CRI ir R9)

InGaN{0}}pagrįsti balti šviesos diodaipasikliauti fosforo konvertavimu, turinčiu įtakos spalvų perteikimui.

Tiesioginiai{0}}spalvoti šviesos diodai (AlGaInP)turi grynesnius atspalvius, bet mažesnį efektyvumą žalios/geltonos spalvos.

3. Gyvenimo trukmė ir atsparumas karščiui

SiC substrataiviršija safyrą didelės{0}}galios šviesos dioduose (50,000+ val.).

Prastas šilumos valdymaspagreitina medžiagų irimą (pvz., terminis fosforo gesinimas).

Proveržis LED lustų medžiagų srityje

1. GaN-on-GaN (defektų pašalinimas)

Tradiciniai GaN{0}}on-safyro šviesos diodai kenčia nuogardelės neatitikimas, mažina efektyvumą.

GaN-on-GaN(pvz., Soraa šviesos diodai) augina GaN sluoksnius ant natūralių GaN substratų, pašalindami defektus90%.

2. Mikro-LED (kiti-generacijos ekranai)

Naudojaitin-mažas (<100µm) InGaN chipsUltra{0}}HD ekranams („Apple Vision Pro“, „Samsung Wall TV“).

Reikalaujalazerinis pakėlimas-išjungtas (LLO)perkelti lustus iš safyro į ekrano užpakalines plokštes.

3. Kvantinių taškų šviesos diodai (QLED)

Fosforus pakeičiananokristaliniai kvantiniai taškaidėl grynesnių spalvų.

„Samsung“ QD{0}}OLED televizoriai derinamimėlyni GaN šviesos diodaisuCdSe kvantiniai taškai.

Ateities tendencijos: kas laukia LED medžiagų?

Vyksta perėjimas nuo Sapphire prie SiC/GaN substratų

Pagerina didelio{0}}galingumo apšvietimo (pvz., automobilių, stadionų šviesos diodų) efektyvumą.

Perovskito šviesos diodai (PeLED)

Atsiranda medžiaga susiauri emisijos spektrai(geresnis spalvos grynumas).

Potencialas užitin pigūs, spausdinami šviesos diodai.

Biologiniai ir lankstūs šviesos diodai

Organiniai šviesos diodai (OLED)sulankstomiems telefonams.

Bio-LEDmedicininiams implantams.

Išvada: kodėl LED medžiagos yra svarbios

✔ Skirtingos medžiagos=skirtingos spalvos ir efektyvumas
✔ Pagrindo pasirinkimas turi įtakos šilumos išsklaidymui ir tarnavimo laikui
✔ Vykdomais tyrimais siekiama pigesnių, ryškesnių, ilgiau{0}}tarnaujančių šviesos diodų

Galutinis patarimas:Pirkdami LED, patikrinkite:

Pagrindo medžiaga(SiC tarnauja ilgiau nei safyras didelės{0}}galios šviesos dioduose)

Fosforo kokybė(turi įtakos baltos šviesos kokybei)

Šilumos valdymas(raktas į ilgaamžiškumą)

Ar žinojai?Nobelio fizikos premija buvo skirta 2014 mišradę efektyvius mėlynus GaN šviesos diodus, įgalinantis modernų baltą LED apšvietimą! Ar mokėtumėte daugiau užGaN{0}}įjungia-GaN šviesos diodussu 10% didesniu efektyvumu? Praneškite mums komentaruose!