Mikä aiheuttaa anLEDmuuttua siniseksi?
Moderni valaistus, näytöt ja elektroniikka ovat muuttuneet täysin valo{0}}diodeista (LED), jotka tarjoavat energiatehokkuutta, pidentävät käyttöikää ja monipuolisuutta, joita perinteiset hehku- tai loistelamput eivät voi verrata. Sininen valo on noussut yhdeksi yleisimmistä LEDien tuottamista väreistä, ja se toimii kaikessa LED-ajovaloista älypuhelimien näyttöihin ja jopa lääketieteellisiin laitteisiin. Mutta mikä erityisesti laukaisee LEDin lähettämän sinisen valon? Niiden valmistuksessa käytetyt materiaalit, harkitut tekniset päätökset ja LED-toiminnan perusfysiikka ovat kaikki avain ratkaisuun. Ymmärtääksemme tämän ilmiön meidän on ensin tutkittava LEDien valontuottoprosessia ja sitten tarkasteltava niitä tiettyjä elementtejä, jotka saavat niiden ulostulon kallistumaan kohti sähkömagneettisen spektrin sinistä osaa.
Pohjimmiltaan LEDit ovat puolijohdelaitteita, jotka käyttävät prosessia, joka tunnetaan nimellä elektroluminesenssi valon tuottamiseksi. LEDit tuottavat valoa, kun elektronit ja "reiät" (positiiviset varauksenkuljettajat) yhdistyvät uudelleen puolijohdemateriaalissa, toisin kuin hehkulamput, jotka tuottavat valoa kuumentamalla filamenttia{1}}hukkaa prosessi, joka menettää suurimman osan energiasta lämpönä. Näin se toimii: Negatiivisesti varautuneesta "n-"-tyyppisestä puolijohteesta tulevat elektronit ylittävät liitoksen positiivisesti varautuneeseen "p--tyyppiseen" puolijohteeseen, kun LEDille syötetään sähkövirtaa. Nämä elektronit vapauttavat energiaa fotonien tai valohiukkasten muodossa, kun ne iskevät ja täyttävät p--tyypin materiaalissa olevat aukot. Puolijohteen kaistavälin energia määrää tämän valon sävyn; mitä suurempi kaistaväli (energia-ero puolijohteen reikiä sisältävän valenssikaistan ja elektroneja sisältävän johtavuuskaistan välillä), sitä lyhyempi on vapautuvan valon aallonpituus. Sinistä valoa tuottavat LEDit tarvitsevat puolijohteita, joilla on suhteellisen laaja kaistaväli, koska sinisellä valolla on lyhyt aallonpituus (450–495 nanometriä). Ensisijainen ja tärkein sinisen valon säteilyyn vaikuttava tekijä on tämä materiaaliominaisuus.
Galliumnitridiin (GaN) ja siihen liittyviin seoksiin, mukaan lukien indiumgalliumnitridiin (InGaN) perustuvien puolijohteiden luominen oli sinisen LED-tekniikan suurin edistysaskel, joka tunnustettiin vuoden 2014 fysiikan Nobel-palkinnolla. Koska tyypillisissä puolijohdemateriaaleissa (kuten galliumarsenidissa, jota käytetään punaisissa ja vihreissä LED-valoissa) on liian pieni kaistaväli tuottaakseen lyhyen-aallonpituuden sinistä valoa, tutkijoilla oli vaikeuksia kehittää tehokastasiniset LEDitennen 1990-lukua. Toisaalta GaN:n laajakaistaväli on noin 3,4 elektronivolttia (eV), mikä on juuri se energia, joka tarvitaan ultraviolettivalon (UV) lähettämiseen. Insinöörit voivat pienentää kaistaväliä lisäämällä pieniä määriä indiumia GaN:iin InGaN:n luomiseksi. Tämä siirtää lähtövalon ultraviolettisäteilystä siniseen alentamalla kaistavälin energiaa. Esimerkiksi valoa, jonka aallonpituus on noin 450 nm, lähettää InGaN-puolijohde, jonka kaistaväli on noin 2,7 eV, mikä tekee siitä ihanteellisen loistavan sinisen valaistuksen. Koska InGaN voidaan seostaa kaistavälin säätämiseksi, siitä on tullut sinisten LEDien vakiomateriaali. Siniset LEDit (ja niistä riippuvat valkoiset LEDit) eivät olisi mahdollisia ilman GaN{10}}pohjaisia puolijohteita.
LEDin kvanttikuivon rakenne on toinen tärkeä komponentti, joka mahdollistaa sinisen valon tuotannon. Ohut kerros puolijohdetta (yleensä InGaN), joka on sijoitettu toisen puolijohteen kahden paksumman kerroksen väliin (yleensä GaN itse), kutsutaan kvanttikuivoksi. InGaN-kerroksen sisällä olevat elektronit ja reiät ovat rajoitettuja tai "loukussa" tavalla, joka muuttaa niiden energiatasoa, koska kerros on niin ohut,{2}}tyypillisesti vain muutaman nanometrin paksuinen. Tämä rajoitus lisää LEDin tehokkuutta, mikä lisää todennäköisyyttä, että elektronit ja reiät yhdistyvät uudelleen ja tuottavat fotoneja. Kvanttikaivon paksuus ja koostumus on tarkasti säädelty sinisille LEDeille; kapeampi kuoppa tai suurempi indiumpitoisuus voi hienosäätää emission aallonpituuden vaaditulle siniselle alueelle. Valo voi esimerkiksi siirtyä 470 nm:iin 3-nanometrin-paksuudesta InGaN-kvanttikaivosta, jossa on 20 % indiumia, ja 460 nm:iin 5-nanometrin kaivosta, jossa on 15 % indiumia. Siniset LEDit ovat riittävän kirkkaita käytännön sovelluksiin, kuten suuritehoisiin LED-valonheittimiin ja elektroniikan merkkivaloihin, kiitos kvanttikuivojen kyvyn vähentää ei-säteilyllistä rekombinaatiota, mikä tarkoittaa energian häviämistä lämmön sijaan valona.
Sininen valo voi olla myös odottamaton tulos LEDeistä, etenkin valkoisista LED-valoista, vaikka monet LEDit on tehty erityisesti sen luomiseksi. Suurin osa valkoisista LED-valoista käyttää "loisteainemuunnos"-tekniikkaa, jossa sininen LED-siru on päällystetty keltaisella fosforimateriaalilla (yleensä cerium-seostettu yttrium-alumiinigranaatti tai YAG:Ce), koska yksi puolijohde ei pysty suoraan tuottamaan valkoista valoa (koska se vaatii yhdistelmän aallonpituuksia näkyvällä spektrillä). Osa LEDin sinisestä valosta absorboituu ja säteilee uudelleen keltaisena valona, kun se osuu loisteaineeseen. Ihmisen silmissä jäljelle jäänyt sininen valo näyttää valkoiselta valolta, koska se sekoittuu keltaiseen valoon. Kaikki sininen valo ei kuitenkaan muutu, jos fosforipinnoite on epätasainen, liian ohut tai huonolaatuinen. Tämä voi tuottaa "kylmän valkoisen" tai "sinisen-sävytetyn" hehkun, mikä on tyypillistä halvalleLED-lamputtai vanhoja valaisimia, joissa on ajan myötä huonontunut fosfori. Koska sininen valo vaikuttaa melatoniinin tuotantoon, valkoisten LEDien liiallinen sininen valo voi toisinaan aiheuttaa silmien rasitusta tai häiritä vuorokausirytmejä. Tämä korostaa sopivan fosforisuunnittelun merkitystä. Tämä odottamaton sininen valo johtuu pikemminkin huonosta fosforin integraatiosta kuin LEDin perustoimintojen viasta.
Vaikka ne eivät "saa" LEDiä luomaan sinistä valoa, ympäristöolosuhteet voivat myös vaikuttaa siihen, kuinka voimakas tai kuinka LED näyttää säteilevän sinistä valoa. Puolijohteen kaistaväli voi leveneä merkittävästi, kun LEDit kuumenevat (yleinen ongelma suuritehoisissa sovelluksissa), jolloin emissioaallonpituus siirtyy spektrin punaista päätä kohti. Tämä on yksi esimerkki siitä, kuinka lämpötila vaikuttaa LEDin suorituskykyyn. Tämä voi johtaa pieneen muutokseen aallonpituudessasiniset LEDit450 nm:stä 455 nm:iin, mikä on tuskin havaittavissa paljaalla silmällä, mutta kvantifioitavissa instrumenteilla. Toisaalta joissakin tehokkaissa-LED:issä (kuten projektoreissa) on jäähdytysjärjestelmä, koska niiden käyttäminen alhaisemmissa lämpötiloissa voi parantaa niiden tehokkuutta ja sinisen valon tuottoa. Virran tiheys on toinen näkökohta. Vaikka sinisen LEDin kirkkautta voidaan lisätä nostamalla sen sähkövirtaa, liiallinen virta voi johtaa "tehokkuuden laskuun" tai valon tehon vähenemiseen virtayksikköä kohti. Liiallinen virta ääritilanteissa voi vahingoittaa kvanttikuivon rakennetta, mikä voi johtaa joko täydelliseen epäonnistumiseen tai pysyvään värimuutokseen, joka sisältää lisääntyneen sinisen valon emission. Vaikka nämä ulkoiset olosuhteet voivat muuttaa LEDin suorituskykyä ajan myötä, ne eivät muuta LEDin luontaista kykyä luoda sinistä valoa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että LEDien sinisen valon säteilyn kolme pääsyytä ovat puolijohdemateriaalin kaistavälienergia, GaN{0}}pohjaisten metalliseosten (kuten InGaN) käyttö, jotka sallivat lyhyen-aallonpituuden valon, sekä tehokkuutta parantava ja säteilyn aallonpituutta säätelevä kvanttikuivon rakenne. Vaikka ei-toivottu sininen valo (kuten tietyissä valkoisissa LED-valoissa) johtuu fosfori{3}}ongelmista, tarkoituksella suunnitellut siniset LEDit käyttävät samanlaisia periaatteita tuottamaan loistavaa ja tehokasta sinistä valoa tiettyihin sovelluksiin. Vaikka niillä voi olla vaikutusta suorituskykyyn, ympäristöolosuhteet, kuten lämpötila ja virta, eivät muuta sinisen valon säteilyn perusmekanismia. Näiden syiden tunteminen ei ainoastaan selvennä niiden olemassaoloasiniset LEDitmutta myös kiinnittää huomiota teknisiin edistysaskeliin, jotka ovat mahdollistaneet ne, edistysaskeleet, jotka edelleen edistävät valaistusta, näyttöjä ja uusiutuvaa energiaa. Tutkijat tutkivat uusia materiaaleja (kuten alumiinigalliumnitridi syvempää sinistä tai UV-valoa varten) ja suunnitelmia tehokkuuden lisäämiseksi.siniset LEDitLED-tekniikan kehittyessä. Tämä voi johtaa uusiin sovelluksiin lääketieteellisessä hoidossa, vedenpuhdistuksessa ja seuraavan -sukupolven näytöissä.
UKK
Q1. Kuinka saan tämän näytteen?
A1: Hei, tämä on helppoa. Anna minulle osoitteesi ja kerro, mitä tuotetta tarvitset, järjestämme sen lähettämisen sinulle DHL:n tai FedExin kautta.
Q2: Entä laatusi?
A2: Kaikki raaka-aineet huippulaadukkaalla korkean valoisuuden ja riittävän kirkkauden varmistamiseksi.
Q3: Entä läpimenoaika?
A3: Näyte tarvitsee 3-5 päivää, massatuotantoaika 25-40 päivää talletuksen vastaanottamisen jälkeen
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Puhelin: +86 0755 27186329
Mobiili (+86)18673599565
Whatsapp: 19113306783
Sähköposti:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Verkkosivusto: www.benweilight.com
