Kādi ir galvenie materiāliLED mikroshēmas? 

Ievads: LED gaismas pamatelementi

LED (gaismas izstarojošās diodes) mikroshēmas ir mūsdienu apgaismojuma sirds, kas nodrošina visu, sākot no viedtālruņu ekrāniem līdz stadionu displejiem. Bet no kā īsti tie ir izgatavoti? Atšķirībā no tradicionālajām kvēlspuldzēm, kas balstās uz apsildāmiem pavedieniem, gaismas diodes rada gaismu caurielektroluminiscencepusvadītāju materiālos.

Šis raksts pēta:
✔ Galvenie pusvadītāju materiāli, ko izmanto gaismas diodēs
✔ Kā dažādi materiāli ietekmē krāsu un efektivitāti
✔ Izrāvieni LED mikroshēmu tehnoloģijā
✔ Dažādu veidu LED{0}}lietotāji pasaulē

Pamatmateriāli LED mikroshēmās

LED mikroshēmas irpusvadītāju ierīcesizgatavoti no slāņveida materiāliem, kas pārvērš elektrību gaismā. Vissvarīgākie komponenti ir:

1. Substrāts (pamata slānis)

Nodrošina strukturālu atbalstu mikroshēmai

Parastie materiāli:

Safīrs (Al₂O3)– Visizplatītākā zilā/baltā gaismas diodēm

Silīcijs (Si)– Zemākas izmaksas, bet lielāki defekti

Silīcija karbīds (SiC)– Premium opcija lieljaudas{0}}LED

Gallija arsenīds (GaAs)- Izmanto infrasarkanajām/sarkanajām gaismas diodēm

2. Epitaksiālie slāņi (gaismo{1}}izstarojošais reģions)

Plānas pusvadītāju plēves, kas audzētas uz pamatnes

Nosaka LED krāsu un efektivitāti

Galvenie materiāli:

Gallija nitrīds (GaN)- Zilas/UV gaismas diodes

Indija gallija nitrīds (InGaN)- Regulējamas krāsas (no zaļas līdz violetai)

Alumīnija gallija indija fosfīds (AlGaInP)– Sarkanas/dzeltenas/dzeltenas gaismas diodes

3. Dopanti (vadītspējai)

Pievienots pusvadītājiem, lai kontrolētu elektriskās īpašības

n-tipa piedevas (piemēram, silīcijs)- Nodrošiniet papildu elektronus

p- tipa dopanti (piem., magnijs)– Izveidojiet "caurumus" elektronu plūsmai

LED materiāli pēc krāsas

Gadījuma izpēte:

Cree's XLamp® gaismas diodesizmantotSiC substrātiizcilai siltuma izkliedēšanai, nodrošinot 200+ lūmenu/vatu efektivitāti.

Nichia baltās gaismas diodesapvienotInGaN blue chipsarcērija-leģētais itrija alumīnija granāta (YAG:Ce) fosforssiltai{0}}līdz-vēsai baltai gaismai.

Kā materiāli ietekmē LED veiktspēju

1. Efektivitāte un spilgtums

GaN-on-SapphireLED dominē tirgū augstās efektivitātes dēļ (aptuveni 60% sienas kontaktdakšas efektivitāte).

GaN-uz-SiC(piemēram, Cree gaismas diodes) piedāvā labāku siltumvadītspēju, samazinot efektivitātes zudumu pie lielas jaudas.

2. Krāsu precizitāte (CRI & R9)

InGaN{0}}baltās gaismas diodespaļauties uz fosfora konversiju, kas ietekmē krāsu atveidi.

Tiešās{0}}krāsu gaismas diodes (AlGaInP)ir tīrākas nokrāsas, bet zemāka efektivitāte zaļā/dzeltenā krāsā.

3. Dzīves ilgums un karstumizturība

SiC substrātipārspēj safīru lieljaudas -LED (50,000+ stundas).

Slikta siltuma vadībapaātrina materiāla noārdīšanos (piem., fosfora termiskā dzēšana).

Izrāvieni LED mikroshēmu materiālos

1. GaN-on-GaN (defektu novēršana)

Tradicionālās GaN{0}}on-safīra gaismas diodes cieš norežģa neatbilstība, samazinot efektivitāti.

GaN-on-GaN(piemēram, Soraa gaismas diodes) audzē GaN slāņus uz dabiskajiem GaN substrātiem, izgriežot defektus90%.

2. Mikro-LED (nākamie-paaudzes displeji)

Lietojumiīpaši-mazs (<100µm) InGaN chipsUltra{0}}HD ekrāniem (Apple Vision Pro, Samsung Wall TV).

Nepieciešamslāzera pacelšana-izslēgta (LLO)lai pārsūtītu mikroshēmas no safīra uz displeja aizmugures plaknēm.

3. Kvantu punktu gaismas diodes (QLED)

Aizstāj fosforus arnanokristālu kvantu punktitīrākām krāsām.

Samsung QD{0}}OLED televizori ir apvienotizilas GaN gaismas diodesarCdSe kvantu punkti.

Nākotnes tendences: kas būs tālāk attiecībā uz LED materiāliem?

Notiek pāreja no Sapphire uz SiC/GaN substrātiem

Uzlabo efektivitāti jaudīgā{0}}apgaismojumā (piemēram, automobiļu, stadionu gaismas diodes).

Perovskīta gaismas diodes (PeLED)

Topošais materiāls aršauri emisijas spektri(labāka krāsas tīrība).

Potenciāls priekšīpaši lētas, drukājamas gaismas diodes.

Bioloģiskās un elastīgās gaismas diodes

Organiskās gaismas diodes (OLED)salokāmiem tālruņiem.

Bio{0}}LEDmedicīniskiem implantiem.

Secinājums: kāpēc LED materiāli ir svarīgi

✔ Dažādi materiāli=dažādas krāsas un efektivitāte
✔ Substrāta izvēle ietekmē siltuma izkliedi un kalpošanas laiku
✔ Pašlaik notiekošo pētījumu mērķis ir panākt lētākas, spilgtākas un ilgāk{0}}izturīgas gaismas diodes

Pēdējais padoms:Pērkot LED, pārbaudiet:

Pamatnes materiāls(SiC kalpo ilgāk nekā safīrs lielas jaudas{0}}LED)

Fosfora kvalitāte(ietekmē baltās gaismas kvalitāti)

Termiskā vadība(ilgmūžības atslēga)

Vai jūs zināt?2014. gada Nobela prēmija fizikā tika piešķirta parizgudrojot efektīvas zilās GaN gaismas diodes, kas nodrošina mūsdienīgu baltu LED apgaismojumu! Vai jūs maksātu vairāk parGaN-ieslēgts-GaN gaismas diodesar 10% lielāku efektivitāti? Paziņojiet mums komentāros!