Що викликає анLEDпосиніти?
Сучасне освітлення, дисплеї й електроніку повністю змінили світло-діоди (світлодіоди), які забезпечують енергоефективність, подовжену тривалість служби та універсальність, з якою не можуть зрівнятися звичайні лампи розжарювання чи флуоресцентні лампи. Синє світло стало одним із найпоширеніших кольорів світлодіодів, і воно живить усе: від світлодіодних фар до екранів смартфонів і навіть медичного обладнання. Однак що конкретно викликає синє світло, яке випромінює світлодіод? Матеріали, які використовуються для їх виготовлення, продумані технічні рішення та базова фізика роботи світлодіодів – все це є ключем до рішення. Щоб зрозуміти це явище, ми маємо спочатку проаналізувати процес-генерування світла світлодіодами, а потім поглянути на конкретні елементи, які спричиняють нахиляння їх вихідного сигналу до синьої частини електромагнітного спектру.
По суті, світлодіоди — це напівпровідникові пристрої, у яких для генерування світла використовується процес, відомий як електролюмінесценція. Світлодіоди виробляють світло, коли електрони та «дірки» (носії позитивного заряду) рекомбінуються всередині напівпровідникового матеріалу, на відміну від ламп розжарювання, які виробляють світло шляхом нагрівання нитки розжарювання-марнотратний процес, який втрачає більшу частину енергії у вигляді тепла. Ось як це працює: електрони з негативно зарядженого напівпровідника типу n- перетинають контакт із позитивно зарядженим напівпровідником типу p-, коли електричний струм подається на світлодіод. Ці електрони вивільняють енергію у формі фотонів або частинок світла, коли вони стикаються та заповнюють отвори в матеріалі типу p-. Енергія забороненої зони напівпровідника визначає колір цього світла; чим більша заборонена зона (різниця енергії між валентною зоною напівпровідника, яка містить дірки, та зоною провідності, яка містить електрони), тим коротша довжина хвилі світла, що вивільняється. Для світлодіодів, які створюють синє світло, потрібні напівпровідники з відносно широкою забороненою зоною, оскільки синє світло має коротку довжину хвилі (450–495 нанометрів). Основним і найважливішим фактором, що впливає на випромінювання синього світла, є ця властивість матеріалу.
Створення напівпровідників на основі нітриду галію (GaN) і споріднених сплавів, включаючи нітрид галію індію (InGaN), стало головним досягненням у технології синіх світлодіодів, яке було визнано Нобелівською премією з фізики 2014 року. Оскільки типові напівпровідникові матеріали (такі як арсенід галію, який використовується для червоних і зелених світлодіодів) мають надто малу ширину забороненої зони, щоб випромінювати синє світло з короткою-довжиною хвилі, вченим було важко розробити ефективнусині світлодіодидо 1990-х років. З іншого боку, GaN має широку заборонену зону приблизно 3,4 електрон-вольта (еВ), що відповідає енергії, необхідної для випромінювання ультрафіолетового (УФ) світла. Інженери можуть зменшити заборонену зону, додавши невелику кількість індію в GaN для створення InGaN. Це зміщує вихідне світло від ультрафіолетового до синього за рахунок зменшення енергії забороненої зони. Наприклад, світло з довжиною хвилі приблизно 450 нм випромінюється напівпровідником InGaN із шириною забороненої зони приблизно 2,7 еВ, що робить його ідеальним для блискучого синього освітлення. Оскільки InGaN можна легувати для регулювання ширини забороненої смуги, він став стандартним матеріалом для синіх світлодіодів. Сині світлодіоди (і білі світлодіоди, які від них залежать) були б неможливими без напівпровідників на основі GaN-.
Структура квантової ями світлодіода є ще одним важливим компонентом, який дозволяє виробляти синє світло. Тонкий шар напівпровідника (зазвичай InGaN), розташований між двома більш товстими шарами іншого напівпровідника (зазвичай самого GaN), називається квантовою ямою. Електрони та дірки всередині шару InGaN обмежені або «затримані» таким чином, що змінюють їхні енергетичні рівні, оскільки шар дуже тонкий-зазвичай має товщину лише кілька нанометрів. Ефективність світлодіода підвищується завдяки такому обмеженню, що підвищує ймовірність того, що електрони та дірки будуть рекомбінуватись і виробляти фотони. Товщина і склад квантової ями ретельно регулюються для синіх світлодіодів; вужча яма або більша концентрація індію можуть точно-налаштувати довжину хвилі випромінювання до необхідного синього діапазону. Наприклад, світло може переходити до 470 нм від квантової ями InGaN товщиною 3-нанометрів-з 20% вмістом індію та до 460 нм від ями 5-нанометрів із 15% індію. Сині світлодіоди достатньо яскраві для практичних застосувань, таких як потужні світлодіодні прожектори та світлові індикатори на електроніці, завдяки здатності квантових ям зменшувати невипромінювальну рекомбінацію, тобто втрату енергії у вигляді тепла, а не світла.
Синє світло також може бути несподіваним результатом світлодіодів, особливо білих світлодіодів, хоча багато світлодіодів створено спеціально для його створення. У більшості білих світлодіодів використовується технологія «перетворення люмінофора», у якій синій світлодіодний чіп покривається жовтим люмінофорним матеріалом (як правило, ітрій-алюмінієвим гранатом, легованим церієм-, або YAG:Ce), оскільки біле світло не може бути створено безпосередньо одним напівпровідником (оскільки для цього потрібна суміш довжин хвиль у видимому спектрі). Частина синього світла світлодіода поглинається і перевипромінюється у вигляді жовтого світла, коли воно потрапляє на люмінофор. Для людського зору синє світло, що залишилося, виглядає як біле світло, оскільки воно змішується з жовтим світлом. Однак не все синє світло трансформується, якщо люмінофорне покриття нерівне, надто тонке або низької якості. Це може спричинити «холодне біле» або «-блакитне» світіння, типове для недорогихсвітлодіодні лампочкиабо старі світильники з люмінофором, які з часом зіпсувалися. Оскільки синє світло впливає на вироблення мелатоніну, надмірне синє світло від білих світлодіодів іноді може викликати напругу очей або перешкоджати циркадним ритмам. Це підкреслює важливість відповідного дизайну люмінофора. Це несподіване синє світло викликано поганою інтеграцією люмінофора, а не дефектом основної функціональності світлодіода.
Хоча вони не «спричиняють» світлодіод до створення синього світла, умови навколишнього середовища також можуть впливати на те, наскільки інтенсивно або як світлодіод випромінює синє світло. Ширина забороненої зони напівпровідника може значно розширитися, коли світлодіоди нагріваються (поширена проблема в системах із високою-потужністю), переміщуючи довжину хвилі випромінювання до червоного кінця спектра. Це один із прикладів того, як температура впливає на продуктивність світлодіодів. Це може призвести до невеликої зміни довжини хвилі длясині світлодіодивід 450 нм до 455 нм, що ледь помітно неозброєним оком, але піддається кількісному вимірюванню за допомогою приладів. З іншого боку, деякі високопродуктивні світлодіоди (наприклад, у проекторах) мають системи охолодження, оскільки їхня робота за нижчих температур може покращити їхню ефективність і вихід синього світла. Щільність струму є ще одним фактором. У той час як яскравість синього світлодіода можна збільшити, збільшивши його електричний струм, надмірний струм може призвести до «падіння ефективності» або зменшення світлового потоку на одиницю струму. Надмірна сила струму в екстремальних ситуаціях може пошкодити структуру квантової ями, що призведе або до повного збою, або до постійної зміни кольору, що включає посилене випромінювання синього світла. Хоча ці зовнішні умови можуть змінювати продуктивність світлодіода з часом, вони не змінюють внутрішньої здатності світлодіода створювати синє світло.
Підсумовуючи, можна сказати, що три основні причини випромінювання синього світла від світлодіодів – це енергія забороненої зони напівпровідникового матеріалу, застосування сплавів на основі GaN-(таких як InGaN), які пропускають світло з короткою-довжиною хвилі, і структура квантової ями, яка покращує ефективність і регулює довжину хвилі випромінювання. Хоча небажане синє світло (як у деяких білих світлодіодах) є результатом проблем,-пов’язаних із люмінофором, навмисно розроблені сині світлодіоди використовують подібні принципи, щоб забезпечити яскраве, ефективне синє світло для певних застосувань. Хоча вони можуть впливати на продуктивність, умови навколишнього середовища, такі як температура та струм, не змінюють фундаментальний механізм випромінювання синього світла. Знання цих причин не тільки прояснює існуваннясині світлодіодиале також привертає увагу до інженерних досягнень, які їх уможливили, досягнень, які все ще просувають вперед освітлення, дисплеї та відновлювані джерела енергії. Дослідники шукають нові матеріали (наприклад, нітрид алюмінію-галію для більш насиченого синього або ультрафіолетового світла) і розробки для підвищення ефективностісині світлодіодиу міру розвитку світлодіодних технологій. Це може призвести до нових застосувань у медичній терапії, очищенні води та дисплеях наступного-покоління.
поширені запитання
Q1. Як я можу отримати ці зразки?
A1: Привіт, це легко. Дайте мені свою адресу та скажіть, який товар вам потрібен, ми організуємо надсилання вам через DHL або FedEx.
Q2: Як щодо вашої якості?
A2: Вся сировина найвищої якості для забезпечення високого світла та достатньої яскравості.
Q3: Як щодо часу виконання?
A3: Зразок потребує 3-5 днів, час масового виробництва потребує 25-40 днів після отримання депозиту
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Телефон: +86 0755 27186329
Мобільний (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
Електронна пошта:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Веб-сайт: www.benweilight.com
