De overgrote meerderheid van de verlichtingsarmaturen die we dagelijks zien, is tegenwoordig voorzien van ledlampen, en steeds meer andere verlichtingssystemen maken gebruik van ledlampen. Ledlampen zijn ook een belangrijk onderdeel geworden van ons dagelijks leven, zoals LED straat lichtVerlichting van gebouwen, maar wat zijn ledlampen en hoe werken ze? Laten we het hieronder samen onderzoeken.
Wat is led?
LED (Light Emitting Diode) is een halfgeleidercomponent die elektrische energie kan omzetten in lichtenergie. Het kernbestanddeel van LED is een halfgeleidermateriaal dat licht kan uitstralen, dat is ingekapseld op een leadframe.
Hoe werken LED-lampen?
De belangrijkste principes van LED-lichtemissie zijn het transistoreffect en het emissiestralingseffect. Door een voorwaartse spanning aan beide uiteinden van de LED toe te voegen, treden het transistoreffect en het emissiestralingseffect op tijdens het proces van elektronenmigratie, waarbij elektrische energie wordt omgezet in lichtenergie.
Transistoreffect
De kern van een led bestaat uit halfgeleidermaterialen. De meest gebruikte halfgeleidermaterialen zijn galliumarsenide en arseennitride. De combinatie van speciale onzuiverheden en deze halfgeleidermaterialen resulteert in de vorming van N-type en P-type gebieden in de halfgeleiders. De verbinding tussen N-type en P-type gebieden vormt een PN-overgang. Wanneer er een doorlaatstroom aan beide uiteinden van de led wordt toegevoegd, gaan elektronen van het N-type gebied naar het P-type gebied, en gaan gaten van het P-type gebied naar het N-type gebied. Wanneer elektronen en gaten elkaar ontmoeten in de PN-overgang, vindt recombinatie plaats en wordt de energie van de elektronen overgedragen in de vorm van licht, wat licht produceert.
Emissie stralingseffect
Tijdens het proces van LED-lichtemissie wordt straling gegenereerd. Wanneer elektronen van het N-type gebied naar het P-type gebied bewegen, passeren ze de PN-overgang. Door de speciale structuur van de PN-overgang en de bandstructuur van het materiaal kan de energieniveau van de elektronen neemt af, waardoor een bandverschil ontstaat. Het energieniveau van de elektronen neemt af en de kinetische energie neemt af. Het energieniveauverschil van de elektronen zal uitstralen in de vorm van fotonen, die licht uitstralen.
Wat geeft LED's hun kleur?
Sinds de uitvinding van de LED hebben experts een groot aantal halfgeleidermaterialen ontdekt. LED's die verschillende materialen gebruiken, zenden ook verschillende kleuren licht uit. Veelgebruikte materialen die worden gebruikt om verschillende kleuren te produceren zijn onder andere:
- Galliumarsenide (GaAs): Rode, roodoranje, oranjegele en gele LED's
- Fosforarsenide (GaP): Rode en gele LED's
- Stikstofarsenide (GaN): blauwe en groene LED's
- Silicide: blauwe, groene en witte LED's
- Aluminium nitride (AlN): blauwe, groene en witte LED's
- Aluminiumfosfide (AlP): blauwe en witte leds
Er zijn twee primaire methoden om wit licht te produceren. De eerste is door primaire kleuren te mengen (RGB (methode) waarbij experts rode, groene en blauwe leds combineren om wit licht te creëren. De andere methode maakt gebruik van fosforcoatings, waarbij een blauwe of uv-led fosfor activeert om breedspectrum wit licht uit te stralen. De tweede methode is de meest gebruikte aanpak voor ledlampen voor huishoudelijk gebruik vanwege de hogere efficiëntie en eenvoudigere implementatie.
Worden LED-lampen heet?
LED's gebruiken energie efficiënter dan gloeilampen, maar genereren vooral warmte op de overgangszone. Ze hebben echter speciaal ontworpen warmteafvoermethoden, waaronder:
- Koellichamen: Metalen onderdelen zoals aluminium hebben de functie om warmte af te voeren die door de LED-chip wordt gegenereerd.
- PCB-ontwerp: De printplaten die in SMD-LED's zijn geïnstalleerd, zorgen voor een effectiever beheer van de warmteverdeling.
- Thermische pasta: Verbetert de geleiding tussen de LED en de koelplaat.
Hoe dof LED-lampje lechten get pdank?
LED's hebben specifieke drivercircuits nodig om te kunnen functioneren, omdat het stroomafhankelijke apparaten zijn die constante stroom Stroom voor helderheid en kleurstabilisatie. De meeste huishoudelijke leds gebruiken een AC/DC-driver om wisselstroom (AC) om te zetten in laagspanningsgelijkstroom (DC).
Hoe worden leds gemaakt?
De belangrijkste grondstoffen voor LED-verlichting
- De halfgeleidermaterialen die we hierboven noemden voor verschillende kleuren
Substraatmaterialen:
• Saffier (meest gebruikelijk voor GaN LED's)
• Silicium
• Zinkoxide
• Glas (voor flexibele LED's)Fosformaterialen:
• Yttrium-aluminiumgranaat (YAG) – Gewone gele fosfor
• Fosforen op silicaatbasis
• Nitride-gebaseerde fosforenAndere essentiële materialen:
• Verbinding met goud- of koperdraad
• Zilveren epoxylijmen
• Aluminium koellichamen
• Epoxy- of siliconen-encapsulatie
• Verpakkingen van keramiek of kunststof
Het productieproces van grondstoffen voor LED-verlichting
Groeisubstraat
Het productieproces van LED-lampen begint meestal vanuit het groeisubstraat. Het groeisubstraat kan worden bereid door middel van methoden zoals smelten en opdampen om substraatmaterialen van hoge kwaliteit te verschaffen.
Oppervlaktebehandeling van het substraat
Oppervlaktebehandeling van groeisubstraten omvat doorgaans processen zoals het verwijderen van onzuiverheden en oxiden om de kwaliteit en efficiëntie van LED-chips te verbeteren.
Materiële epitaxie
Materiaalepitaxie verwijst naar de groei van een nieuwe laag halfgeleidermateriaal op een groeisubstraat na oppervlaktebehandeling om de structuur van LED-chips te vormen. Het epitaxiale proces maakt meestal gebruik van technieken zoals chemische dampafzetting (CVD) of moleculaire bundelepitaxie (MBE).
Voorbereiding van elektroden
Elektroden kunnen stroom en lichtstraling leveren. Na het voltooien van de materiaalepitaxie maken experts elektroden door middel van metaalfilmdepositie en galvaniseren.
Massief kristal
Na het voorbereiden van de elektroden is het noodzakelijk om de LED-chip op het substraat te laten stollen om stabiele ondersteuning en bescherming te bieden. Stolling wordt meestal uitgevoerd met behulp van lijm- of lastechnieken.
inkapseling
Nadat het stollen is voltooid, moet de LED-chip worden verpakt om de chip te beschermen en te integreren. Inkapseling omvat processen zoals beugelinstallatie, kabelaansluiting en inkapseling van epoxyhars.
Testen en verpakken
Na het verpakkingsproces is het noodzakelijk om functionele en kwaliteitstesten op de ledlampen uit te voeren om hun prestaties en betrouwbaarheid te garanderen. Door goede tests en verpakking kunnen de kwaliteit en levensduur van de ledlampen worden gegarandeerd.
