Kaj povzroča anLEDpomodreti?
Sodobno razsvetljavo, zaslone in elektroniko so popolnoma preoblikovale svetleče-diode (LED), ki zagotavljajo energetsko učinkovitost, podaljšano življenjsko dobo in vsestranskost, s katero se običajne žarnice z žarilno nitko ali fluorescentne žarnice ne morejo kosati. Modra svetloba je postala ena najpogostejših barv, ki jih proizvajajo LED diode, in napaja vse od žarometov LED do zaslonov pametnih telefonov in celo medicinske opreme. Vendar, kaj konkretno sproži modro svetlobo, ki jo oddaja LED? Materiali, uporabljeni pri njihovi izdelavi, premišljene tehnične odločitve in osnovna fizika delovanja LED so ključ do rešitve. Da bi razumeli ta pojav, moramo najprej razčleniti proces-ustvarjanja svetlobe LED in nato pogledati posamezne elemente, zaradi katerih se njihov izhod nagiba proti modremu delu elektromagnetnega spektra.
LED so v bistvu polprevodniške naprave, ki za ustvarjanje svetlobe uporabljajo postopek, znan kot elektroluminiscenca. LED diode proizvajajo svetlobo, ko se elektroni in "luknje" (pozitivni nosilci naboja) rekombinirajo v polprevodniškem materialu, v nasprotju z žarnicami z žarilno nitko, ki proizvajajo svetlobo s segrevanjem žarilne nitke-kar je potraten proces, pri katerem se večina energije izgubi kot toplota. Deluje takole: elektroni iz negativno nabitega polprevodnika tipa "n-" prečkajo spoj v pozitivno nabit polprevodnik tipa "p-", ko LED-dioda teče električni tok. Ti elektroni sproščajo energijo v obliki fotonov ali delcev svetlobe, ko zadenejo in zapolnijo luknje v materialu tipa p-. Energija prepovedanega pasu polprevodnika določa odtenek te svetlobe; večja kot je pasovna vrzel (razlika v energiji med valenčnim pasom polprevodnika, ki vsebuje luknje, in prevodnim pasom, ki vsebuje elektrone), krajša je valovna dolžina svetlobe, ki se sprosti. Svetleče diode, ki ustvarjajo modro svetlobo, potrebujejo polprevodnike z razmeroma široko pasovno vrzeljo, ker ima modra svetloba kratko valovno dolžino (450–495 nanometrov). Primarni in najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na emisijo modre svetlobe, je ta materialna lastnost.
Ustvarjanje polprevodnikov na osnovi galijevega nitrida (GaN) in sorodnih zlitin, vključno z indijevim galijevim nitridom (InGaN), je bil velik napredek v tehnologiji modre LED, ki je bil leta 2014 potrjen z Nobelovo nagrado za fiziko. Ker imajo tipični polprevodniški materiali (kot je galijev arzenid, ki se uporablja za rdeče in zelene LED) premajhno pasovno vrzel, da bi proizvedli modro svetlobo kratke-valovne dolžine, so imeli znanstveniki težave pri razvoju učinkovitemodre LED diodepred devetdesetimi leti. Po drugi strani pa ima GaN široko pasovno vrzel približno 3,4 elektronvolta (eV), kar je natanko energija, potrebna za oddajanje ultravijolične (UV) svetlobe. Inženirji lahko zmanjšajo pasovno vrzel z vključitvijo majhnih količin indija v GaN, da ustvarijo InGaN. To premakne izhodno svetlobo iz ultravijolične v modro z znižanjem energije presledka v pasu. Na primer, svetlobo z valovno dolžino približno 450 nm oddaja polprevodnik InGaN z vrzeljo okoli 2,7 eV, zaradi česar je idealen za briljantno modro osvetlitev. Ker je InGaN mogoče legirati za prilagajanje presledka v pasu, je postal standardni material za modre LED. Modre LED (in od njih odvisne bele LED) ne bi bile mogoče brez polprevodnikov na osnovi GaN-.
Struktura kvantne vrtine LED je še ena ključna komponenta, ki omogoča proizvodnjo modre svetlobe. Tanka plast polprevodnika (običajno InGaN), nameščena med dvema debelejšima slojema drugega polprevodnika (običajno samega GaN), se imenuje kvantna vrtina. Elektroni in luknje znotraj plasti InGaN so omejeni ali "ujeti" na način, ki spremeni njihove energijske ravni, ker je plast tako tanka-običajno debela le nekaj nanometrov. Učinkovitost LED se poveča s to omejitvijo, kar poveča verjetnost, da se bodo elektroni in luknje rekombinirali in proizvedli fotone. Debelina in sestava kvantne vrtine sta skrbno regulirani za modre LED; ožja jamica ali večja koncentracija indija lahko fino-nastavi valovno dolžino emisije na zahtevano modro območje. Na primer, svetloba se lahko premakne na 470 nm iz 3-nanometrske-kvantne vdolbine InGaN z 20 % vsebnostjo indija in 460 nm iz 5-nanometrske vdolbine s 15 % indija. Modre LED diode so dovolj svetle za praktične aplikacije, kot so visoko zmogljivi LED reflektorji in indikatorske lučke na elektroniki, zahvaljujoč zmožnosti kvantnih vrtin, da zmanjšajo nesevalno rekombinacijo, ki je izguba energije v obliki toplote in ne svetlobe.
Modra svetloba je lahko tudi nepričakovan rezultat LED, predvsem belih LED, čeprav je veliko LED izdelanih posebej za to. Večina belih LED uporablja tehniko "fosforne pretvorbe", pri kateri je modri čip LED prevlečen z rumenim fosfornim materialom (običajno itrijevim aluminijevim granatom, dopiranim s cerijem-ali YAG:Ce), saj bele svetlobe ne more neposredno proizvesti en sam polprevodnik (ker zahteva mešanico valovnih dolžin v vidnem spektru). Del modre svetlobe LED se absorbira in ponovno oddaja kot rumena svetloba, ko zadene fosfor. Človeškemu pogledu je preostala modra svetloba videti kot bela svetloba, ker se zlije z rumeno svetlobo. Vendar se vsa modra svetloba ne transformira, če je fosforna prevleka neenakomerna, pretanka ali nizke kakovosti. To lahko povzroči "hladno bel" ali "modro{6}}obarvan" sij, ki je značilen za poceniLED žarniceali stare napeljave s fosforjem, ki se je sčasoma pokvarila. Ker modra svetloba vpliva na nastajanje melatonina, lahko prekomerna modra svetloba belih LED občasno povzroči obremenitev oči ali moti cirkadiane ritme. To poudarja pomen ustrezne zasnove fosforja. To nepričakovano modro svetlobo povzroča slaba integracija fosforja in ne napaka v osnovni funkcionalnosti LED.
Čeprav ne »povzročijo«, da LED dioda ustvari modro svetlobo, lahko okoljski pogoji vplivajo tudi na to, kako intenzivno ali kako se zdi, da LED oddaja modro svetlobo. Pasovna vrzel polprevodnika se lahko znatno razširi, ko se LED-diode segrejejo (pogosta težava pri aplikacijah z veliko-močjo), pri čemer se valovna dolžina emisije premakne proti rdečemu koncu spektra. To je en primer, kako temperatura vpliva na delovanje LED. To bi lahko povzročilo majhno spremembo valovne dolžine zamodre LED diodeod 450 nm do 455 nm, kar je s prostim očesom komaj zaznavno, vendar ga je mogoče kvantificirati z instrumenti. Po drugi strani imajo nekatere visoko{3}}zmogljive LED diode (na primer tiste v projektorjih) hladilne sisteme, saj lahko delovanje pri nižjih temperaturah izboljša njihovo učinkovitost in oddajanje modre svetlobe. Gostota toka je še en dejavnik. Medtem ko lahko svetlost modre LED diode povečate s povečanjem njenega električnega toka, lahko čezmeren tok povzroči "pad učinkovitosti" ali zmanjšanje svetlobne moči na enoto toka. Prekomerni tok v ekstremnih situacijah lahko poškoduje strukturo kvantne vrtine, kar povzroči popolno okvaro ali trajno barvno spremembo, ki vključuje povečano emisijo modre svetlobe. Čeprav lahko ti zunanji pogoji sčasoma spremenijo delovanje LED, ne spremenijo notranje zmožnosti LED za ustvarjanje modre svetlobe.
Skratka, trije glavni vzroki za oddajanje modre svetlobe iz LED so energija prepovedanega pasu polprevodniškega materiala, uporaba zlitin na osnovi GaN-(kot je InGaN), ki dopuščajo svetlobo s kratko-valovno dolžino, in struktura kvantne vrtine, ki izboljšuje učinkovitost in prilagaja valovno dolžino oddajanja. Medtem ko je neželena modra svetloba (kot pri nekaterih belih LED) posledica težav, povezanih s-fosforjem, namenoma zasnovane modre LED uporabljajo podobna načela za zagotavljanje briljantne, učinkovite modre svetlobe za določene aplikacije. Čeprav lahko vplivajo na delovanje, okoljski pogoji, kot sta temperatura in tok, ne spremenijo temeljnega mehanizma oddajanja modre svetlobe. Poznavanje teh razlogov ne samo pojasnjuje obstojmodre LED diodeampak tudi opozarja na inženirski napredek, ki jih je omogočil, napredek, ki še vedno poganja razsvetljavo, zaslone in obnovljivo energijo naprej. Raziskovalci iščejo nove materiale (kot je aluminijev galijev nitrid za globljo modro ali UV svetlobo) in modele za povečanje učinkovitostimodre LED diodez napredkom tehnologije LED. To bi lahko vodilo do novih aplikacij v medicinski terapiji, čiščenju vode in zaslonih naslednje-generacije.
pogosta vprašanja
Q1. Kako lahko dobim te vzorce?
A1: Živjo, enostavno za to. Daj mi svoj naslov in mi povej, kateri artikel potrebuješ, uredili bomo, da ti ga pošlje DHL ali FedEx.
V2: Kaj pa vaša kakovost?
A2: Vse surovine vrhunske kakovosti za zagotavljanje visoke svetlobe in zadostne svetlosti.
V3: Kaj pa dobavni rok?
A3: Vzorec potrebuje 3-5 dni, čas množične proizvodnje potrebuje 25-40 dni po prejemu pologa
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefon: +86 0755 27186329
Mobilni (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
E-pošta:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Splet: www.benweilight.com
