مواد اصلی چیست؟تراشه های LED? 

مقدمه: بلوک های ساختمان نور LED

تراشه های LED (دیود ساطع کننده نور) قلب نورپردازی مدرن هستند و همه چیز را از صفحه نمایش گوشی های هوشمند گرفته تا نمایشگرهای استادیوم را تامین می کنند. اما دقیقا از چه چیزی ساخته شده اند؟ بر خلاف لامپ های رشته ای سنتی که به رشته های گرم متکی هستند، LED ها نور را از طریق تولید می کنندالکترولومینسانسدر مواد نیمه هادی

این مقاله به بررسی:
✔ مواد نیمه هادی کلیدی مورد استفاده در LED ها
✔ چگونه مواد مختلف بر رنگ و کارایی تأثیر می گذارند
✔ پیشرفت در فناوری تراشه LED
✔ کاربردهای واقعی-از انواع LED

مواد اصلی در تراشه های LED

تراشه های LED هستنددستگاه های نیمه هادیساخته شده از مواد لایه ای که الکتریسیته را به نور تبدیل می کند. مهمترین مؤلفه ها عبارتند از:

1. بستر (لایه پایه)

پشتیبانی ساختاری برای تراشه فراهم می کند

مواد رایج:

یاقوت کبود (Al2O3)– رایج ترین برای LED های آبی/سفید

سیلیکون (Si)- هزینه کمتر اما نقص بیشتر

کاربید سیلیکون (SiC)– گزینه ممتاز برای ال ای دی های{0} پرقدرت

آرسنید گالیم (GaAs)– برای LED های مادون قرمز/قرمز استفاده می شود

2. لایه های همبسته (ناحیه ساطع نور)

فیلم های نیمه هادی نازک روی بستر رشد می کنند

رنگ و کارایی LED را تعیین می کند

مواد کلیدی:

نیترید گالیوم (GaN)– LED های آبی/UV

ایندیم گالیوم نیترید (InGaN)– رنگ های قابل تنظیم (سبز تا بنفش)

آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP)– ال ای دی قرمز/کهربایی/زرد

3. دوپانت (برای رسانایی)

برای کنترل خواص الکتریکی به نیمه هادی ها اضافه شده است

n-نوع ناخالصی (به عنوان مثال، سیلیکون)- الکترون های اضافی را فراهم کنید

p{0}}نوع ناخالصی (مثلاً منیزیم)- ایجاد "حفره" برای جریان الکترون

مواد LED بر اساس رنگ

مطالعه موردی:

LED های XLamp® Creeاستفاده کنیدبسترهای SiCبرای اتلاف حرارت عالی، کارایی 200+ لومن/وات را ممکن می‌سازد.

ال ای دی های سفید نیچیاترکیب کردنتراشه های آبی InGaNباسریم-فسفر گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده (YAG:Ce)برای نور سفید گرم-تا-خنک.

چگونه مواد بر عملکرد LED تأثیر می گذارد

1. کارایی و روشنایی

GaN-روی-SapphireLED ها به دلیل راندمان بالا (~60٪ کارایی دیوار-پریز) بر بازار تسلط دارند.

GaN-روی-SiC(به عنوان مثال، کری ال ای دی ها) هدایت حرارتی بهتری را ارائه می دهند و از دست دادن راندمان در توان بالا را کاهش می دهند.

2. دقت رنگ (CRI & R9)

LED های سفید مبتنی بر InGaN{0}}بر تبدیل فسفر تکیه می کنند که بر رندر رنگ تأثیر می گذارد.

LEDهای رنگی مستقیم- (AlGaInP)رنگ های خالص تری دارند اما در رنگ سبز/زرد کارایی کمتری دارند.

3. طول عمر و مقاومت در برابر حرارت

بسترهای SiCعملکرد بهتر از یاقوت کبود در ال ای دی های-پرقدرت (50،{2}} ساعت).

مدیریت حرارتی ضعیفتخریب مواد را تسریع می کند (به عنوان مثال، خاموش کردن حرارتی فسفر).

پیشرفت در مواد تراشه LED

1. GaN-روی-GaN (رفع نقص)

ال ای دی های سنتی GaN-روی-یاقوت کبود رنج می برندعدم تطابق شبکه، کاهش کارایی

GaN-روی-GaN(به عنوان مثال، LED های Soraa) لایه های GaN را بر روی بسترهای GaN بومی رشد می دهد، و نقص ها را کاهش می دهد.90%.

2. میکرو{1}LED (نمایشگر- نسل بعدی)

استفاده می کندفوق العاده-کوچک (<100µm) InGaN chipsبرای صفحه-فوق العاده HD (Apple Vision Pro، Samsung Wall TV).

نیاز داردلیزر لیفت-خاموش (LLO)برای انتقال تراشه ها از یاقوت کبود به هواپیماهای پشتی نمایشگر.

3. LED های نقطه کوانتومی (QLED)

جایگزین فسفر بانقاط کوانتومی نانو کریستالبرای رنگ های خالص تر

تلویزیون‌های QD{0}}OLED سامسونگ ترکیب می‌شوندال ای دی GaN آبیبانقاط کوانتومی CdSe.

روندهای آینده: آینده مواد LED چیست؟

تغییر مداوم از یاقوت کبود به بسترهای SiC/GaN

کارایی را در نورپردازی با قدرت{{0} بالا (مثلاً ال ای دی های خودرو، استادیوم) بهبود می بخشد.

LED های پروسکایت (PeLED)

مواد در حال ظهور باطیف انتشار باریک(خلوص رنگ بهتر).

پتانسیل برایال ای دی های فوق- ارزان و قابل چاپ.

ال ای دی های بیولوژیکی و انعطاف پذیر

ال ای دی های ارگانیک (OLED)برای گوشی های تاشو

بیو-LEDبرای ایمپلنت های پزشکی

نتیجه گیری: چرا مواد LED اهمیت دارند؟

✔ مواد مختلف=رنگ و کارایی متفاوت
✔ انتخاب بستر بر اتلاف گرما و طول عمر تأثیر می گذارد
✔ هدف تحقیقات در حال انجام، ال‌ای‌دی‌های ارزان‌تر، روشن‌تر و طولانی‌تر-است

نکته پایانی:هنگام خرید ال ای دی دقت کنید:

مواد بستر(SiC بیشتر از یاقوت کبود در ال‌ای‌دی‌های{0} پرقدرت دوام می‌آورد)

کیفیت فسفر(بر کیفیت نور سفید تأثیر می گذارد)

مدیریت حرارتی(کلید طول عمر)

آیا میدانستید؟جایزه نوبل فیزیک 2014 به این دلیل اهدا شداختراع ال ای دی GaN آبی کارآمد، روشنایی LED سفید مدرن را فعال می کند! آیا شما هزینه بیشتری برایGaN-روی-GaN LEDبا 10 درصد راندمان بالاتر؟ در نظرات به ما اطلاع دهید!