Markkinoiden ympäristöystävällisimpänä ja tehokkaimpana valaistusvaihtoehtona tällä hetkellä LED-valot (light-emitting diode) ovat kasvussa. Elektroluminesenssi, mekanismi, jolla mikä tahansa materiaali lähettää valoa, kun sähkövirta kulkee sen läpi, on tapa, jolla tällainen valaistus tuottaa valoa. LED-valaisimien valmistuksessa käytetyt huippuluokan materiaalit ja teknologia antavat niille tehokkuuden ja pitkäikäisyyden. Tässä artikkelissa käsitellään LED-valojen luomiseen käytettyjä materiaaleja sekä sitä, kuinka ne lisäävät LEDien monia etuja perinteisiin valaistusratkaisuihin verrattuna.
Puolijohteet
Ajatus puolijohteesta ja sen suhde sähkövirtaan on LED-valojen perusta. Puolijohde, aine, joka voi johtaa sähköä tietyissä olosuhteissa, toimii LEDin perusmateriaalina. Pii on laajimmin käytetty puolijohdetyyppi LED-valoissa sen sähköisen käyttäytymisen vuoksi, joka on ennakoitavissa ja hallittavissa. Puolijohteen elektronit ja positiiviset reiät yhdistyvät luomaan vakaan tilan, kun eteenpäin syötetään jännite. Tämän seurauksena vapautuu fotoneja, LEDin lähettämää valoa.
Materiaalit dopingiin
Doping on prosessi, jossa lisätään elementtejä puhtaaseen piipohjaan valoa säteilevän puolijohteen tuottamiseksi. Doping on tekniikka, jolla muutetaan puhtaan piin sähköistä käyttäytymistä lisäämällä siihen epäpuhtauksia. Kaksi epäpuhtautta, joita tavallisesti lisätään puhtaaseen piipohjaan, ovat P-tyyppi ja N-tyyppi.
P-tyypin seostusmateriaaleissa on ylimäärä positiivista varausta ja N-tyypin seostusmateriaaleissa ylimäärä negatiivista varausta. Nämä seostusaineet auttavat muuttamaan puolijohteen LEDin pääkomponentiksi, diodiksi. Dopingin erotustekniikka on olennainen LED-valojen valmistuksessa. Jotta LED olisi tehokas ja pitkäikäinen, seostusmateriaalisuhteen on oltava täsmälleen täydellinen.
Galliumnitridi
Toinen LED-valojen valmistuksessa usein käytetty aine on galliumnitridi. Korkean sulamispisteensä vuoksi tätä materiaalia voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa. LEDit voivat tuottaa kirkkaampaa valoa tehokkaammin kuin perinteiset valonlähteet tämän galliumnitridin ominaisuuden vuoksi.
Edullisten ominaisuuksiensa vuoksi galliumnitridia käytetään usein piin korvikkeena LEDien valmistuksessa. Vapautuvien fotonien ainutlaatuisuuden vuoksi LEDit pystyvät tuottamaan erilaisia värillisiä valoja. Syntyneen valon väri määräytyy näiden fotonien aallonpituuksien mukaan, jotka ovat yleensä välillä 400-800 nm. Tämä on yksi niistä tekijöistä, jotka vaikuttavat LED-valojen värivalikoimaan.
Loisteaineet
Säteilevän valon oikean sävyn aikaansaamiseksi loisteaineet ovat olennainen osa LED-valmistusprosessia. Loisteaineet ovat eräänlainen aine, joka tuottaa selkeän aallonpituuden näkyvää valoa absorboidessaan tietyn aallonpituuden valoa, usein sinistä tai ultraviolettivaloa. LEDit pystyvät tuottamaan laajan valikoiman värejä yhdistämällä useita erilaisia loisteaineita puolijohdemateriaaliin.
Fosforin muunnos on tekniikka, jolla LED-valojen loisteaineita lisätään valkoisen valon tuottamiseksi. Tässä menettelyssä sinistä LEDiä käsitellään keltaisella loisteaineella. LEDin sininen valo imeytyy ja säteilee uudelleen keltaisena valona sen jälkeen, kun se on kulkenut fosforin läpi. Suurin osa LED-valoista voi tuottaa valkoista valoa, koska sininen ja keltainen valo muodostavat yhdessä valkoisen valon. Tästä johtuen LED-valaistus on joustava valinta, jota voidaan käyttää useisiin asetuksiin erilaisten tehosteiden tuottamiseksi.
Materiaalit alustalle
Toinen tärkeä osa LED-valaisimia on alustamateriaali. Puolijohdeelementtien, kuten galliumnitridin, valmistusperuste tunnetaan substraattikerroksena. Substraattimateriaalina käytetään usein piikarbidia tai alumiinioksidia, joilla on hyvä lämmönjohtavuus ja jotka kestävät korkeita lämpötiloja.
Substraattimateriaali on välttämätön LEDien kyvylle säädellä lämpötilaansa. Poistamalla lämpöä LEDin puolijohdekomponenteista se auttaa jäähdytysprosessissa. Tällä on merkittävä vaikutus LED-valon kestoon. LED-valon käyttöikää voidaan pidentää toimimalla ihanteellisessa lämpötilassa, mikä edellyttää huolellisesti hallittua lämpöympäristöä.
Yhteenvetona
Perinteisiin hehku- ja loistelamppuihin verrattuna LED-valot kestävät pidempään, luovat kirkkaamman valon ja kuluttavat vähemmän sähköä. LED-tekniikan valmistuksessa käytetyt materiaalit ovat vastuussa LED-valojen erinomaisesta suorituskyvystä. Galliumnitridi, fosforit, puolijohdemateriaalit, seostusmateriaalit ja substraattimateriaalit ovat kaikki tärkeitä tehokkaan ja kestävän valon tuottamisessa. LED-valaistus on nopeasti nousemassa johtoasemaan tämän päivän markkinoilla, koska ekologisesti ja energiatehokkaiden valaistusvaihtoehtojen kysyntä kasvaa. LED-valojen monet edut johtuvat käytetyistä materiaaleista, mikä tekee niistä erinomaisen vaihtoehdon erilaisiin valaistussovelluksiin.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/dc-led-lighting/led-t8-tube-light-flicker-free-20w.html
