Mi okozza egyLEDelkékülni?
A modern világítást, a kijelzőket és az elektronikát teljesen átalakították a fény{0}}kibocsátó diódák (LED-ek), amelyek energiahatékonyságot, meghosszabbított élettartamot és sokoldalúságot biztosítanak, amihez a hagyományos izzók vagy fénycsövek nem férnek hozzá. A kék fény a LED-ek által előállított egyik legelterjedtebb színré vált, és a LED-es fényszóróktól kezdve az okostelefonok képernyőjén át egészen az orvosi berendezésekig mindenre képes. De konkrétan mi váltja ki a LED által kibocsátott kék fényt? A gyártás során felhasznált anyagok, a megfontolt műszaki döntések és a LED működésének alapvető fizikája mind-mind a megoldás kulcsa. Ahhoz, hogy megértsük ezt a jelenséget, először fel kell boncolnunk a LED-ek fény{4}}termelő folyamatát, majd meg kell vizsgálnunk azokat az egyes elemeket, amelyek hatására a kimenetük az elektromágneses spektrum kék része felé hajlik.
Alapvetően a LED-ek olyan félvezető eszközök, amelyek az elektrolumineszcenciának nevezett folyamatot alkalmazzák a fény előállítására. A LED-ek fényt bocsátanak ki, amikor az elektronok és a „lyukak” (pozitív töltéshordozók) újraegyesülnek egy félvezető anyagon belül, szemben az izzólámpákkal, amelyek izzószál melegítésével állítanak elő fényt{1}}. Ez a pazarló folyamat, amely az energia nagy részét hőként veszíti el. Ez így működik: A negatív töltésű „n- típusú” félvezető elektronjai a pozitív töltésű „p- típusú” félvezető csatlakozásán lépnek át, amikor a LED-et elektromos árammal látják el. Ezek az elektronok fotonok vagy fényrészecskék formájában szabadítanak fel energiát, amikor becsapódnak és kitöltik a p- típusú anyagban lévő lyukakat. A félvezető sávköz energiája határozza meg ennek a fénynek a színárnyalatát; minél nagyobb a sávrés (az energiakülönbség a félvezető lyukakat tartalmazó vegyértéksávja és az elektronokat tartalmazó vezetési sáv között), annál rövidebb a felszabaduló fény hullámhossza. A kék fényt létrehozó LED-eknek viszonylag széles sávszélességű félvezetőkre van szükségük, mivel a kék fény hullámhossza rövid (450–495 nanométer). A kék fény kibocsátását befolyásoló elsődleges és legfontosabb tényező ez az anyagi tulajdonság.
A gallium-nitrid (GaN) és rokon ötvözetek, köztük az indium-gallium-nitrid (InGaN) alapú félvezetők létrehozása volt a kék LED technológia legnagyobb előrelépése, amelyet 2014-ben a fizikai Nobel-díjjal ismertek el. Mivel a tipikus félvezető anyagok (mint például a gallium-arzenid, amelyet vörös és zöld LED-ekhez használnak) túl kicsi a sávhézag ahhoz, hogy rövid -hullámhosszú kék fényt állítsanak elő, a tudósok nehezen tudtak hatékonyat kifejleszteni.kék LED-ekaz 1990-es évek előtt. Másrészt a GaN széles sávszélessége nagyjából 3,4 elektronvolt (eV), ami pontosan annyi energia szükséges az ultraibolya (UV) fény kibocsátásához. A mérnökök csökkenthetik a sávhézagot azáltal, hogy kis mennyiségű indiumot építenek be a GaN-be az InGaN létrehozása érdekében. Ez a kimenő fényt ultraibolya sugárzásról kékre tolja a sávrés energiájának csökkentésével. Például körülbelül 450 nm hullámhosszú fényt bocsát ki egy InGaN félvezető, amelynek sávszélessége körülbelül 2,7 eV, ami ideálissá teszi a ragyogó kék megvilágításhoz. Mivel az InGaN ötvözhető a sávszélesség beállításához, a kék LED-ek standard anyagává vált. A kék LED-ek (és a tőlük függő fehér LED-ek) nem léteznének GaN{10}}alapú félvezetők nélkül.
A LED kvantumkút szerkezete egy másik kulcsfontosságú elem, amely lehetővé teszi a kék fény előállítását. Egy másik félvezető két vastagabb rétege (általában maga a GaN) közé elhelyezett vékony félvezetőréteget (általában InGaN) kvantumkútnak nevezzük. Az InGaN rétegen belüli elektronok és lyukak korlátozottak vagy „csapdába esnek”, oly módon, hogy megváltozik az energiaszintjük, mivel a réteg olyan vékony,{2}}általában csak néhány nanométer vastag. Ez a bezártság növeli a LED hatékonyságát, ami növeli annak valószínűségét, hogy az elektronok és a lyukak újraegyesülnek és fotonokat termelnek. A kvantumkút vastagsága és összetétele a kék LED-ek esetében gondosan szabályozott; egy szűkebb mélyedés vagy egy nagyobb indiumkoncentráció finom{5}}beállíthatja az emissziós hullámhosszt a kívánt kék tartományra. Például a fény eltolódhat 470 nm-re egy 3-nanometr-vastagságú, 20% indiumot tartalmazó InGaN kvantumkútból és 460 nm-re egy 15% indiumot tartalmazó 5- nanométeres kútból. A kék LED-ek kellően fényesek a gyakorlati alkalmazásokhoz, például a nagy teljesítményű LED-es reflektorokhoz és az elektronikai jelzőlámpákhoz, köszönhetően a kvantumkutak azon képességének, hogy csökkentik a nem sugárzó rekombinációt, ami az energiaveszteség hő helyett fény formájában.
A kék fény a LED-ek, különösen a fehér LED-ek váratlan eredménye is lehet, bár sok LED kifejezetten ennek létrehozására készült. A fehér LED-ek többsége "foszfor konverziós" technikát alkalmaz, amelyben a kék LED chipet sárga fénypor anyaggal vonják be (jellemzően cérium{1}}adagolású ittrium-alumínium gránát vagy YAG:Ce), mivel fehér fényt nem tud közvetlenül előállítani egyetlen félvezető (mivel a látható spektrumban vegyes hullámhosszt igényel). A LED kék fényének egy része elnyelődik, és sárga fényként bocsát ki újra, amikor a fényporba ütközik. Emberi szemmel a megmaradt kék fény fehér fénynek tűnik, mert keveredik a sárga fénnyel. Nem minden kék fény alakul át azonban, ha a foszfor bevonat egyenetlen, túl vékony vagy rossz minőségű. Ez "hűvös fehér" vagy "kék{6}}színezett" fényt eredményezhet, ami jellemző az olcsóLED izzókvagy régi lámpatestek foszforral, amelyek idővel elhasználódtak. Mivel a kék fény befolyásolja a melatonin termelődését, a fehér LED-ek túlzott kék fénye időnként megerőlteti a szemet, vagy megzavarhatja a cirkadián ritmust. Ez hangsúlyozza a megfelelő foszfor tervezés jelentőségét. Ezt a váratlan kék fényt nem a LED alapvető funkcióinak hibája okozza, hanem a rossz fénypor integráció.
Noha ezek nem „hozzák” elő a LED-et, hogy kék fényt hozzon létre, a környezeti feltételek is befolyásolhatják, hogy a LED milyen erősen bocsát ki kék fényt. A félvezető sávszélessége jelentősen megnövekedhet, amikor a LED-ek felmelegednek (gyakori probléma a nagy teljesítményű alkalmazásokban), így az emissziós hullámhossz a spektrum vörös vége felé tolódik el. Ez egy példa arra, hogy a hőmérséklet hogyan befolyásolja a LED teljesítményét. Ez a hullámhossz kis változását eredményezhetikék LED-ek450 nm-ről 455 nm-re, ami szabad szemmel alig érzékelhető, de műszerekkel számszerűsíthető. Másrészt egyes nagy teljesítményű LED-ek (például a projektorokban találhatók) hűtőrendszerrel rendelkeznek, mivel alacsonyabb hőmérsékleten történő működtetésük javíthatja a hatékonyságukat és a kék fény kibocsátását. Az áramsűrűség egy másik szempont. Míg a kék LED fényereje növelhető az elektromos áram növelésével, a túlzott áramerősség „hatékonyságcsökkenést” vagy az áramegységenkénti fénykibocsátás csökkenését eredményezheti. A túlzott áram extrém helyzetekben károsíthatja a kvantumkút szerkezetét, ami teljes meghibásodást vagy tartós színeltolódást eredményezhet, amely fokozott kék fénykibocsátással jár. Bár ezek a külső körülmények idővel megváltoztathatják a LED teljesítményét, nem változtatják meg a LED belső kapacitását a kék fény létrehozására.
Összefoglalva, a LED-ek kékfény-kibocsátásának három fő oka a félvezető anyag sávközi energiája, a GaN{0}}alapú ötvözetek (például InGaN), amelyek lehetővé teszik a rövid-hullámhosszú fényt, valamint a kvantumkút szerkezete, amely javítja a hatékonyságot és beállítja az emissziós hullámhosszt. Míg a nem kívánt kék fény (mint bizonyos fehér LED-eknél) a foszforral kapcsolatos problémákból adódik, a szándékosan tervezett kék LED-ek hasonló elveket alkalmaznak, hogy ragyogó, hatékony kék fényt biztosítsanak bizonyos alkalmazásokhoz. Bár hatással lehetnek a teljesítményre, az olyan környezeti feltételek, mint a hőmérséklet és az áramerősség, nem változtatják meg a kékfény-kibocsátás alapvető mechanizmusát. Ezen okok ismerete nemcsak a létezését tisztázzakék LED-ekhanem felhívja a figyelmet azokra a mérnöki fejlesztésekre, amelyek lehetővé tették ezeket, olyan fejlesztésekre, amelyek még mindig előremozdítják a világítást, a kijelzőket és a megújuló energiát. A kutatók új anyagokat (például alumínium-gallium-nitridet a mélyebb kék vagy UV-fényhez) és olyan terveket keresnek, amelyek növelik a hatékonyságot.kék LED-ekahogy a LED technológia fejlődik. Ez új alkalmazásokhoz vezethet az orvosi terápiában, a víztisztításban és a következő generációs{1}}kijelzőkben.
GYIK
Q1. Hogyan szerezhetem be ezeket a mintákat?
A1: Szia, ez egyszerű. Adja meg a címét, és mondja meg, melyik elemre van szüksége, mi gondoskodunk arról, hogy a DHL vagy a FedEx elküldje Önnek.
Q2: Mi a helyzet a minőségével?
A2: Minden nyersanyag kiváló minőségű, hogy magas fényerőt és elegendő fényerőt biztosítson.
3. kérdés: Mi a helyzet az átfutási idővel?
A3: A mintának 3-5 napra van szüksége, a tömeggyártási időnek 25-40 napra van szüksége a betét átvétele után
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefon: +86 0755 27186329
Mobil (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
Email:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Weboldal: www.benweilight.com
