Који су главни материјали одЛЕД чипови? 

Увод: Грађевински блокови ЛЕД светла

ЛЕД (Лигхт Емиттинг Диоде) чипови су срце модерног осветљења, напајајући све, од екрана паметних телефона до дисплеја на стадионима. Али од чега су тачно направљени? За разлику од традиционалних сијалица са жарном нити које се ослањају на загрејане нити, ЛЕД диоде производе светлостелектролуминисценцијау полупроводничким материјалима.

Овај чланак истражује:
✔ Кључни полупроводнички материјали који се користе у ЛЕД диодама
✔ Како различити материјали утичу на боју и ефикасност
✔ Пробој у технологији ЛЕД чипова
✔ Примене у стварном-свету различитих типова ЛЕД-а

Основни материјали у ЛЕД чиповима

ЛЕД чипови суполупроводнички уређајинаправљен од слојевитих материјала који претварају електричну енергију у светлост. Најкритичније компоненте су:

1. Подлога (основни слој)

Пружа структурну подршку за чип

Уобичајени материјали:

сафир (Ал₂О₃)– Најчешћи за плаве/беле ЛЕД диоде

силицијум (Си)– Нижи трошкови, али већи недостаци

силицијум карбид (СиЦ)– Премиум опција за{0}}ЛЕД диоде велике снаге

галијум арсенид (ГаАс)– Користи се за инфрацрвене/црвене ЛЕД диоде

2. Епитаксијални слојеви (област{1}}емитовања светлости)

Танки полупроводнички филмови узгајани на подлози

Одређује боју и ефикасност ЛЕД-а

Кључни материјали:

галијум нитрид (ГаН)– Плаве/УВ ЛЕД диоде

Индијум галијум нитрид (ИнГаН)– Подесиве боје (зелене до љубичасте)

Алуминијум-галијум индијум фосфид (АлГаИнП)– Црвена/жута/жута ЛЕД диода

3. Допанти (за проводљивост)

Додато је полупроводницима за контролу електричних својстава

Допанти типа н- (нпр. силицијум)– Обезбедите додатне електроне

додаци типа п- (нпр. магнезијум)– Направите „рупе“ за проток електрона

ЛЕД материјали по боји

Студија случаја:

Црее'с КСЛамп® ЛЕД диодекориститиСиЦ супстратиза супериорно расипање топлоте, омогућавајући ефикасност од 200+ лумена/ват.

Ницхиа'с Вхите ЛЕДскомбиноватиИнГаН плави чиповисацеријум{0}}допирани итријум алуминијум гранат (ИАГ:Це) фосфорза топло{0}}до-хладно бело светло.

Како материјали утичу на перформансе ЛЕД-а

1. Ефикасност и осветљеност

ГаН-на-СафируЛЕД диоде доминирају тржиштем због високе ефикасности (~60% ефикасности зидног{1}}утикача).

ГаН{0}}на-СиЦ-у(нпр. Црее ЛЕД диоде) нуде бољу топлотну проводљивост, смањујући губитак ефикасности при великој снази.

2. Прецизност боја (ЦРИ & Р9)

Беле ЛЕД диоде на бази ИнГаН-аослањају се на конверзију фосфора, што утиче на приказ боја.

Директне{0}}ЛЕД диоде у боји (АлГаИнП)имају чистије нијансе, али нижу ефикасност у зелено/жутој.

3. Животни век и отпорност на топлоту

СиЦ супстратинадмашују сафир у-ЛЕД диодама велике снаге (50,000+ сати).

Лоше управљање топлотомубрзава деградацију материјала (нпр. топлотно гашење фосфора).

Пробој у ЛЕД чиповима

1. ГаН-он-ГаН (елиминисање дефеката)

Традиционалне ГаН{0}}на-сафирне ЛЕД диоде пате однеусклађеност решетке, смањујући ефикасност.

ГаН-на-ГаН(нпр. Сораа ЛЕД диоде) узгаја слојеве ГаН на природним ГаН супстратима, режући дефекте90%.

2. Микро-ЛЕД (следећа-Ген дисплеји)

Користиултра-мали (<100µm) InGaN chipsза ултра{0}}ХД екране (Аппле Висион Про, Самсунг зидни ТВ).

Захтеваласерско подизање-искључено (ЛЛО)за пренос чипова са сафира на матичне плоче екрана.

3. ЛЕД диоде с квантним тачкама (КЛЕД)

Замењује фосфор сананокристалне квантне тачкеза чистије боје.

Самсунг КД-ОЛЕД телевизори су комбинованиплаве ГаН ЛЕД диодесаЦдСе квантне тачке.

Будући трендови: Шта је следеће за ЛЕД материјале?

Текући прелаз са сафирних на СиЦ/ГаН подлоге

Побољшава ефикасност у-осветљењу велике снаге (нпр. аутомобилске, ЛЕД диоде за стадионе).

Перовските ЛЕД (ПеЛЕД)

Материјал у настајању сауски емисиони спектри(боља чистоћа боје).

Потенцијал заултра-јефтине ЛЕД диоде за штампање.

Биолошке и флексибилне ЛЕД диоде

Органске ЛЕД диоде (ОЛЕД)за преклопне телефоне.

Био-ЛЕД диодеза медицинске импланте.

Закључак: Зашто су ЛЕД материјали важни

✔ Различити материјали=различите боје и ефикасност
✔ Избор подлоге утиче на расипање топлоте и животни век
✔ Текућа истраживања имају за циљ јефтиније, светлије,{0}}дуготрајније ЛЕД диоде

Последњи савет:Када купујете ЛЕД диоде, проверите:

Материјал подлоге(СиЦ траје дуже од сафира у{0}}ЛЕД диодама велике снаге)

Квалитет фосфора(утиче на квалитет белог светла)

Управљање топлотом(кључ за дуговечност)

Да ли сте знали?Нобелова награда за физику за 2014. додељена је заизмишљање ефикасних плавих ГаН ЛЕД диода, омогућавајући модерно бело ЛЕД осветљење! Да ли бисте платили више заГаН{0}}он{1}}ГаН ЛЕД диодеса 10% већом ефикасношћу? Обавестите нас у коментарима!