Kas izraisa anLEDkļūt zilam?
Mūsdienu apgaismojumu, displejus un elektroniku ir pilnībā pārveidojušas gaismas{0}diodes (LED), kas nodrošina energoefektivitāti, ilgāku kalpošanas laiku un daudzpusību, ko nevar salīdzināt ar parastajām kvēlspuldzēm vai dienasgaismas spuldzēm. Zilā gaisma ir kļuvusi par vienu no visizplatītākajām LED krāsām, un tā nodrošina visu, sākot no LED priekšējiem lukturiem līdz viedtālruņu ekrāniem un pat medicīnas iekārtām. Tomēr kas konkrēti iedarbina zilo gaismu, ko izstaro LED? To ražošanā izmantotie materiāli, apzināti tehniski lēmumi un LED darbības pamatfizika ir risinājuma atslēga. Lai izprastu šo parādību, mums vispirms ir jāizpēta gaismas diožu gaismas ģenerēšanas process un pēc tam jāaplūko konkrētie elementi, kas liek to izvadei novirzīties uz elektromagnētiskā spektra zilo daļu.
Būtībā gaismas diodes ir pusvadītāju ierīces, kas gaismas radīšanai izmanto procesu, kas pazīstams kā elektroluminiscence. Gaismas diodes rada gaismu, kad elektroni un "caurumi" (pozitīvie lādiņnesēji) rekombinējas pusvadītāju materiālā, pretstatā kvēlspuldzēm, kas rada gaismu, karsējot kvēldiegs{1}}. Tas ir izšķērdīgs process, kas zaudē lielāko daļu enerģijas kā siltumu. Tas darbojas šādi: elektroni no negatīvi lādēta "n- tipa" pusvadītāja šķērso savienojumu ar pozitīvi lādētu "p- tipa" pusvadītāju, kad gaismas diodei tiek nodrošināta elektriskā strāva. Šie elektroni atbrīvo enerģiju fotonu vai gaismas daļiņu veidā, kad tie ietriecas un aizpilda caurumus p- tipa materiālā. Pusvadītāja joslas spraugas enerģija nosaka šīs gaismas nokrāsu; jo lielāka ir joslas sprauga (enerģijas starpība starp pusvadītāja valences joslu, kurā ir caurumi, un vadīšanas joslu, kurā ir elektroni), jo īsāks ir atbrīvotās gaismas viļņa garums. Gaismas diodēm, kas rada zilu gaismu, ir nepieciešami pusvadītāji ar salīdzinoši plašu joslas atstarpi, jo zilajai gaismai ir īss viļņa garums (450–495 nanometri). Galvenais un vissvarīgākais faktors, kas ietekmē zilās gaismas emisiju, ir šī materiāla īpašība.
Pusvadītāju izveide, kuru pamatā ir gallija nitrīds (GaN) un saistītie sakausējumi, tostarp indija gallija nitrīds (InGaN), bija galvenais sasniegums zilo LED tehnoloģiju jomā, kas tika atzīts ar 2014. gada Nobela prēmiju fizikā. Tā kā tipiskiem pusvadītāju materiāliem (piemēram, gallija arsenīdam, ko izmanto sarkanām un zaļām gaismas diodēm) ir pārāk maza joslas sprauga, lai radītu īsu -viļņa garuma zilo gaismu, zinātniekiem bija grūtības izstrādāt efektīvu.zilas gaismas diodespirms deviņdesmitajiem gadiem. No otras puses, GaN platjoslas sprauga ir aptuveni 3,4 elektronvolti (eV), kas ir tieši tāda enerģija, kas nepieciešama ultravioletās (UV) gaismas izstarošanai. Inženieri var samazināt joslas atstarpi, GaN iekļaujot nelielu daudzumu indija, lai izveidotu InGaN. Tas maina izejas gaismu no ultravioletās uz zilu, samazinot joslas spraugas enerģiju. Piemēram, gaismu ar viļņa garumu aptuveni 450 nm izstaro InGaN pusvadītājs ar joslas atstarpi aptuveni 2,7 eV, padarot to ideāli piemērotu izcili zilam apgaismojumam. Tā kā InGaN var leģēt, lai pielāgotu joslas atstarpi, tas ir kļuvis par standarta materiālu zilajām gaismas diodēm. Zilas gaismas diodes (un no tām atkarīgās baltās gaismas diodes) nebūtu iespējamas bez pusvadītājiem, kuru pamatā ir GaN{10}}.
Gaismas diodes kvantu akas struktūra ir vēl viena būtiska sastāvdaļa, kas ļauj radīt zilu gaismu. Plānu pusvadītāju slāni (parasti InGaN), kas atrodas starp diviem biezākiem cita pusvadītāja slāņiem (parasti pašu GaN), sauc par kvantu aku. Elektroni un caurumi InGaN slāņa iekšpusē ir ierobežoti jeb "ieslodzīti" tādā veidā, kas maina to enerģijas līmeni, jo slānis ir tik plāns{2}}parasti tikai dažus nanometrus biezs. Šis ierobežojums palielina gaismas diodes efektivitāti, kas palielina iespēju, ka elektroni un caurumi rekombinēsies un veidos fotonus. Zilajām gaismas diodēm tiek rūpīgi regulēts kvantu akas biezums un sastāvs; šaurāka iedobe vai lielāka indija koncentrācija var precīzi-noregulēt emisijas viļņa garumu vajadzīgajā zilajā diapazonā. Piemēram, gaisma var novirzīties uz 470 nm no 3-nanometru-biezas InGaN kvantu iedobes ar 20% indija saturu un 460 nm no 5-nanometru urbuma ar 15% indija. Zilās gaismas diodes ir pietiekami spilgtas praktiskām vajadzībām, piemēram, lieljaudas LED prožektoriem un elektronikas indikatoru gaismām, pateicoties kvantu urbumu spējai samazināt neradiatīvo rekombināciju, kas ir enerģijas zudums siltuma, nevis gaismas veidā.
Zilā gaisma var būt arī negaidīts gaismas diožu rezultāts, jo īpaši baltās gaismas diodes, lai gan daudzas gaismas diodes ir īpaši izgatavotas, lai to izveidotu. Lielākajai daļai balto gaismas diožu tiek izmantota "fosfora pārveidošanas" tehnika, kurā zilā LED mikroshēma ir pārklāta ar dzeltenu fosfora materiālu (parasti ar cēriju-leģētu itrija alumīnija granātu jeb YAG:Ce), jo balto gaismu nevar tieši radīt viens pusvadītājs (jo tam ir nepieciešams dažādu viļņu garumu sajaukums visā redzamajā spektrā). Daļa no LED zilās gaismas tiek absorbēta un atkārtoti izstarota kā dzeltena gaisma, kad tā nonāk pret fosforu. Cilvēka skatījumā atlikušā zilā gaisma šķiet balta gaisma, jo tā sajaucas ar dzelteno gaismu. Tomēr ne visa zilā gaisma tiek pārveidota, ja fosfora pārklājums ir nevienmērīgs, pārāk plāns vai zemas kvalitātes. Tas var radīt "vēsi baltu" vai "zilu-nokrāsu" mirdzumu, kas ir raksturīgs lētamLED spuldzesvai veci ķermeņi ar fosforu, kas laika gaitā ir pasliktinājies. Tā kā zilā gaisma ietekmē melatonīna veidošanos, pārmērīga zilā gaisma no baltām gaismas diodēm dažkārt var izraisīt acu nogurumu vai traucēt diennakts ritmus. Tas uzsver atbilstoša fosfora dizaina nozīmi. Šo negaidīto zilo gaismu izraisa slikta fosfora integrācija, nevis LED pamata funkcionalitātes defekts.
Lai gan tie "neizraisa" LED radīt zilu gaismu, vides apstākļi var ietekmēt arī to, cik intensīva vai kā LED, šķiet, izstaro zilu gaismu. Pusvadītāju joslas sprauga var ievērojami palielināties, kad gaismas diodes uzkarst (bieži sastopama problēma lielas jaudas lietojumos), novirzot emisijas viļņa garumu spektra sarkanā gala virzienā. Šis ir viens piemērs tam, kā temperatūra ietekmē LED darbību. Tas var izraisīt nelielas viļņa garuma izmaiņaszilas gaismas diodesno 450 nm līdz 455 nm, kas ir tikko uztverams ar neapbruņotu aci, bet kvantitatīvi nosakāms ar instrumentiem. No otras puses, dažām augstas veiktspējas -LED (piemēram, projektoros esošajām) ir dzesēšanas sistēmas, jo to darbināšana zemākā temperatūrā var uzlabot to efektivitāti un zilās gaismas izvadi. Strāvas blīvums ir vēl viens apsvērums. Lai gan zilās gaismas diodes spilgtumu var palielināt, paaugstinot elektrisko strāvu, pārmērīga strāva var izraisīt "efektivitātes samazināšanos" vai gaismas jaudas samazināšanos uz strāvas vienību. Pārmērīga strāva ekstremālās situācijās var kaitēt kvantu akas struktūrai, izraisot vai nu pilnīgu atteici, vai pastāvīgu krāsu nobīdi, kas ietver pastiprinātu zilās gaismas emisiju. Lai gan šie ārējie apstākļi laika gaitā var mainīt LED veiktspēju, tie nemaina gaismas diodes raksturīgo spēju radīt zilu gaismu.
Noslēgumā jāsaka, ka trīs galvenie LED zilās gaismas emisijas cēloņi ir pusvadītāju materiāla joslas spraugas enerģija, uz GaN-bāzētu sakausējumu (piemēram, InGaN) izmantošana, kas pieļauj īsa-viļņa garuma gaismu, un kvantu akas struktūra, kas uzlabo efektivitāti un pielāgo emisijas viļņa garumu. Lai gan nevēlamu zilu gaismu (kā dažās baltās gaismas diodēs) rada ar fosforu saistītas problēmas, tīši izstrādātās zilās gaismas diodes izmanto līdzīgus principus, lai nodrošinātu izcilu, efektīvu zilu gaismu noteiktām lietojumprogrammām. Lai gan tie var ietekmēt veiktspēju, vides apstākļi, piemēram, temperatūra un strāva, nemaina zilās gaismas emisijas pamatmehānismu. Zinot šos iemeslus, tiek noskaidrota ne tikai to esamībazilas gaismas diodesbet arī vērš uzmanību uz inženierzinātņu sasniegumiem, kas tos ļāva, sasniegumiem, kas joprojām virza apgaismojumu, displejus un atjaunojamo enerģiju. Pētnieki meklē jaunus materiālus (piemēram, alumīnija gallija nitrīdu dziļākai zilai vai UV gaismai) un dizainus, lai palielinātuzilas gaismas diodesLED tehnoloģijai attīstoties. Tas varētu radīt jaunus pielietojumus medicīniskajā terapijā, ūdens attīrīšanā un nākamās paaudzes displejos{1}}.
FAQ
Q1. Kā es varu iegūt šos paraugus?
A1: Sveiki, tas ir vienkārši. Norādiet man savu adresi un pastāstiet man, kura prece jums ir nepieciešama, mēs jums nosūtīsim ar DHL vai FedEx.
Q2: Kā ar jūsu kvalitāti?
A2: visi izejmateriāli ar visaugstāko kvalitāti, lai nodrošinātu augstu gaismas un pietiekamu spilgtumu.
Q3: Kā ir ar izpildes laiku?
A3: paraugam nepieciešamas 3-5 dienas, masveida ražošanas laikam ir vajadzīgas 25-40 dienas pēc depozīta saņemšanas
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co, Ltd
Tālrunis: +86 0755 27186329
Mobilais (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
E-pasts:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Tīmekļa vietne: www.benweilight.com
