Kas sukelia anLEDpamėlynuoti?
Šiuolaikinį apšvietimą, ekranus ir elektroniką visiškai pakeitė šviesos{0}}diodai (LED), kurie užtikrina energijos vartojimo efektyvumą, ilgesnę tarnavimo laiką ir universalumą, kurio negali prilygti įprastos kaitrinės ar fluorescencinės lemputės. Mėlyna šviesa tapo viena iš labiausiai paplitusių šviesos diodų spalvų ir suteikia energijos viskam – nuo LED priekinių žibintų iki išmaniųjų telefonų ekranų ir net medicinos įrangos. Tačiau kas konkrečiai įjungia mėlyną šviesą, kurią skleidžia LED? Jų gamyboje naudojamos medžiagos, apgalvoti techniniai sprendimai ir pagrindinė šviesos diodų veikimo fizika yra raktas į sprendimą. Kad suprastume šį reiškinį, pirmiausia turime išsklaidyti šviesos diodų{4}}šviesos generavimo procesą, o tada pažvelgti į konkrečius elementus, dėl kurių jų išvestis linksta į mėlyną elektromagnetinio spektro dalį.
Iš esmės šviesos diodai yra puslaidininkiniai įtaisai, kuriuose šviesai generuoti naudojamas procesas, žinomas kaip elektroliuminescencija. Šviesos diodai skleidžia šviesą, kai puslaidininkinėje medžiagoje rekombinuojasi elektronai ir „skylės“ (teigiamų krūvių nešikliai), o ne kaitrinės lemputės, kurios skleidžia šviesą kaitindamos kaitinimo siūlą{1}}. Tai yra švaistomas procesas, prarandantis didžiąją dalį energijos kaip šiluma. Tai veikia taip: elektronai iš neigiamai įkrauto „n-tipo“ puslaidininkio kerta jungtis į teigiamai įkrautą „p-tipo“ puslaidininkį, kai šviesos diodui tiekiama elektros srovė. Šie elektronai išskiria energiją fotonų arba šviesos dalelių pavidalu, kai atsitrenkia ir užpildo p- tipo medžiagos skyles. Puslaidininkio juostos tarpo energija lemia šios šviesos atspalvį; kuo didesnis juostos tarpas (energijos skirtumas tarp puslaidininkio valentinės juostos, kurioje yra skylės, ir laidumo juostos, kurioje yra elektronai), tuo trumpesnis išleidžiamos šviesos bangos ilgis. Šviesos diodams, kurie sukuria mėlyną šviesą, reikia puslaidininkių su gana plačiu juostos tarpu, nes mėlynos šviesos bangos ilgis yra trumpas (450–495 nanometrai). Pagrindinis ir svarbiausias veiksnys, turintis įtakos mėlynos šviesos spinduliavimui, yra šis medžiagos požymis.
Puslaidininkių, kurių pagrindą sudaro galio nitridas (GaN) ir susiję lydiniai, įskaitant indžio galio nitridą (InGaN), sukūrimas buvo didžiausia mėlynųjų LED technologijų pažanga, kuri buvo pripažinta 2014 m. Nobelio fizikos premija. Kadangi tipiškos puslaidininkinės medžiagos (pvz., galio arsenidas, naudojamas raudoniems ir žaliiems šviesos diodams) turi per mažą juostos tarpą, kad išgautų trumpos -bangos mėlyną šviesą, mokslininkams buvo sunku sukurti efektyviąmėlyni šviesos diodaiiki 1990 m. Kita vertus, GaN plačios juostos tarpas yra maždaug 3,4 elektronų voltų (eV), o tai yra būtent tokia energija, kurios reikia ultravioletinei (UV) šviesai skleisti. Inžinieriai gali sumažinti juostos tarpą į GaN įterpdami nedidelį kiekį indžio, kad sukurtų InGaN. Tai perkelia išėjimo šviesą iš ultravioletinės į mėlyną, sumažindama juostos tarpo energiją. Pavyzdžiui, šviesą, kurios bangos ilgis yra apie 450 nm, skleidžia InGaN puslaidininkis, kurio juostos tarpas yra apie 2,7 eV, todėl jis idealiai tinka ryškiai mėlynai apšviesti. Kadangi InGaN gali būti legiruotas, kad būtų galima reguliuoti juostos tarpą, jis tapo standartine mėlynų šviesos diodų medžiaga. Mėlyni šviesos diodai (ir nuo jų priklausomi balti šviesos diodai) nebūtų įmanomi be GaN{10}}pagrįstų puslaidininkių.
LED kvantinio šulinio struktūra yra dar vienas svarbus komponentas, leidžiantis skleisti mėlyną šviesą. Plonas puslaidininkio sluoksnis (dažniausiai InGaN), esantis tarp dviejų storesnių kito puslaidininkio sluoksnių (dažniausiai paties GaN), vadinamas kvantiniu šuliniu. Elektronai ir skylės InGaN sluoksnio viduje yra apriboti arba „įstrigę“ taip, kad pasikeičia jų energijos lygis, nes sluoksnis yra toks plonas,{2}}paprastai tik kelių nanometrų storio. Dėl šio uždarymo padidėja šviesos diodo efektyvumas, o tai padidina tikimybę, kad elektronai ir skylės susijungs ir gamins fotonus. Kvantinio šulinio storis ir sudėtis yra kruopščiai reguliuojami mėlyniems šviesos diodams; siauresnis šulinys arba didesnė indžio koncentracija gali tiksliai{5}}sureguliuoti emisijos bangos ilgį iki reikiamo mėlyno diapazono. Pavyzdžiui, šviesa gali pasislinkti iki 470 nm iš 3-nanometrų-storio InGaN kvantinio šulinio, kuriame yra 20 % indžio, ir 460 nm iš 5-nm šulinėlio, kuriame yra 15 % indžio. Mėlyni šviesos diodai yra pakankamai ryškūs praktiniam naudojimui, pvz., didelės galios LED prožektoriams ir elektronikos indikatoriams, nes kvantinių šulinių gebėjimas sumažinti neradiacinę rekombinaciją, ty energijos praradimą kaip šilumą, o ne šviesą.
Mėlyna šviesa taip pat gali būti netikėtas šviesos diodų, ypač baltų šviesos diodų, rezultatas, nors daugelis šviesos diodų yra specialiai sukurti jai sukurti. Daugumoje baltų šviesos diodų naudojama „fosforo konversijos“ technika, kai mėlynas LED lustas yra padengtas geltona fosforo medžiaga (paprastai ceriu -lešruotu itrio aliuminio granatu arba YAG:Ce), nes baltos šviesos negali tiesiogiai sukurti vienas puslaidininkis (nes tam reikalingas matomo spektro bangų ilgių mišinys). Dalis šviesos diodo mėlynos šviesos sugeriama ir vėl išspinduliuojama kaip geltona šviesa, kai patenka į fosforą. Žmogaus akyse likusi mėlyna šviesa atrodo kaip balta šviesa, nes ji susilieja su geltona šviesa. Tačiau ne visa mėlyna šviesa transformuojasi, jei fosforo danga yra nelygi, per plona arba prastos kokybės. Tai gali sukelti „vėsiai baltą“ arba „mėlyną- atspalvį“ švytėjimą, kuris būdingas nebrangiaiLED lemputesarba senus šviestuvus su fosforu, kuris laikui bėgant pablogėjo. Kadangi mėlyna šviesa veikia melatonino susidarymą, per didelė baltų šviesos diodų mėlyna šviesa kartais gali sukelti akių įtampą arba trukdyti cirkadiniam ritmui. Tai pabrėžia tinkamo fosforo dizaino svarbą. Šią netikėtą mėlyną šviesą sukelia prastas fosforo integravimas, o ne pagrindinės šviesos diodo funkcijos trūkumas.
Nors jie „nesukelia“ šviesos diodo, kad sukurtų mėlyną šviesą, aplinkos sąlygos taip pat gali turėti įtakos tam, kaip intensyviai arba kaip atrodo, kad šviesos diodas skleidžia mėlyną šviesą. Puslaidininkio juostos tarpas gali labai padidėti, kai šviesos diodai įkaista (dažna problema didelės galios įrenginiuose), todėl spinduliuotės bangos ilgis nukreipiamas link raudonojo spektro galo. Tai vienas iš pavyzdžių, kaip temperatūra veikia LED našumą. Dėl to gali šiek tiek pasikeisti bangos ilgismėlyni šviesos diodainuo 450 nm iki 455 nm, kuris yra vos pastebimas plika akimi, bet kiekybiškai išmatuojamas instrumentais. Kita vertus, kai kurie didelio našumo-šviesos diodai (pavyzdžiui, esantys projektoriuose) turi aušinimo sistemas, nes naudojant juos žemesnėje temperatūroje, gali padidėti jų efektyvumas ir mėlyna šviesa. Srovės tankis yra kitas dalykas. Nors mėlyno šviesos diodo ryškumą galima padidinti padidinus jo elektros srovę, dėl per didelės srovės gali sumažėti efektyvumas arba sumažėti šviesos srautas, tenkantis srovės vienetui. Per didelė srovė ekstremaliose situacijose gali pakenkti kvantinio šulinio struktūrai ir sukelti visišką gedimą arba nuolatinį spalvų poslinkį, kuris apima sustiprintą mėlynos šviesos spinduliavimą. Nors šios išorinės sąlygos laikui bėgant gali pakeisti šviesos diodo veikimą, jos nekeičia šviesos diodo gebėjimo sukurti mėlyną šviesą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad trys pagrindinės šviesos diodų mėlynos šviesos priežastys yra puslaidininkinės medžiagos juostos tarpo energija, GaN{0}}pagrįstų lydinių (tokių kaip InGaN), leidžiančių trumpo-bangos ilgio šviesa, naudojimas ir kvantinio šulinio struktūra, kuri pagerina efektyvumą ir reguliuoja spinduliuotės bangos ilgį. Nors nepageidaujama mėlyna šviesa (kaip kai kuriuose baltuose šviesos dioduose) atsiranda dėl problemų, susijusių su fosforu, sąmoningai sukurti mėlyni šviesos diodai naudoja panašius principus, kad tam tikroms reikmėms teiktų puikią, efektyvią mėlyną šviesą. Nors jie gali turėti įtakos veikimui, aplinkos sąlygos, tokios kaip temperatūra ir srovė, nekeičia pagrindinio mėlynos šviesos emisijos mechanizmo. Šių priežasčių žinojimas ne tik išaiškina, kad egzistuojamėlyni šviesos diodaibet taip pat atkreipia dėmesį į inžinerijos pažangą, kuri leido jiems pasiekti, pažangą, kuri vis dar skatina apšvietimą, ekranus ir atsinaujinančią energiją. Tyrėjai tiria naujas medžiagas (pvz., aliuminio galio nitridą, skirtą gilesnei mėlynai arba UV šviesai) ir dizaino, kaip padidintimėlyni šviesos diodaitobulėjant LED technologijai. Dėl to gali atsirasti naujų pritaikymų medicinos terapijoje, vandens valymui ir naujos kartos ekranams.
DUK
Q1. Kaip galiu gauti šiuos pavyzdžius?
A1: Sveiki, tai paprasta. Suteikite man savo adresą ir nurodykite, kokios prekės jums reikia, mes pasirūpinsime, kad jums atsiųstų DHL arba FedEx.
2 klausimas: kaip apie jūsų kokybę?
A2: Visa žaliava yra aukščiausios kokybės, kad būtų užtikrintas didelis šviesumas ir pakankamas ryškumas.
3 klausimas: kaip apie pristatymo laiką?
A3: mėginiui reikia 3–5 dienų, masinės gamybos laikas – 25–40 dienų po indėlio gavimo
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefonas: +86 0755 27186329
Mobilusis (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
El. paštas:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Svetainė: www.benweilight.com
