Ως η πιο φιλική προς το περιβάλλον και αποδοτική επιλογή φωτισμού στην αγορά αυτή τη στιγμή, τα φώτα LED (δίοδος εκπομπής φωτός) γίνονται όλο και πιο δημοφιλή. Η ηλεκτροφωταύγεια, ο μηχανισμός με τον οποίο οποιοδήποτε υλικό εκπέμπει φως όταν το ρέει ηλεκτρικό ρεύμα, είναι ο τρόπος με τον οποίο αυτό το είδος φωτισμού παράγει φως. Τα υλικά αιχμής και η τεχνολογία που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή των φώτων LED είναι αυτά που τους δίνουν την αποτελεσματικότητα και τη μακροζωία τους. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία φώτων LED θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο, μαζί με το πώς προσθέτουν στα πολλά οφέλη που έχουν τα LED σε σχέση με τις συμβατικές λύσεις φωτισμού.
Ημιαγωγοί
Η ιδέα ενός ημιαγωγού και η σχέση του με το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η βάση των φώτων LED. Ένας ημιαγωγός, μια ουσία που μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό υπό ορισμένες συνθήκες, χρησιμεύει ως υλικό θεμελίωσης για ένα LED. Το πυρίτιο είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος ημιαγωγών στα φώτα LED λόγω της ηλεκτρικής του συμπεριφοράς, η οποία είναι προβλέψιμη και ελεγχόμενη. Τα ηλεκτρόνια και οι θετικές οπές του ημιαγωγού ενώνονται για να δημιουργήσουν μια σταθερή κατάσταση όταν παρέχεται μια τάση προς τα εμπρός. Τα φωτόνια, το φως που εκπέμπει το LED, απελευθερώνονται ως αποτέλεσμα αυτού.
Υλικά για ντόπινγκ
Το ντόπινγκ είναι η διαδικασία προσθήκης στοιχείων σε βάση καθαρού πυριτίου για τη δημιουργία ενός ημιαγωγού που θα εκπέμπει φως. Το ντόπινγκ είναι η τεχνική αλλαγής της ηλεκτρικής συμπεριφοράς του καθαρού πυριτίου με την εισαγωγή ακαθαρσιών. Οι δύο τύποι ακαθαρσιών που εισάγονται συνήθως στη βάση καθαρού πυριτίου είναι τύπου P και τύπου N.
Υπάρχει περίσσεια θετικού φορτίου σε υλικά ντόπινγκ τύπου P και περίσσεια αρνητικού φορτίου σε υλικά ντόπινγκ τύπου Ν. Αυτές οι ουσίες ντόπινγκ βοηθούν στη μετατροπή του ημιαγωγού στο κύριο συστατικό του LED, μια δίοδο. Η τεχνική της εξαγωγής ντόπινγκ είναι απαραίτητη για την παραγωγή LED. Για να είναι το LED αποτελεσματικό και μακράς διαρκείας, η αναλογία υλικού ντόπινγκ πρέπει να είναι ακριβώς τέλεια.
Νιτρίδιο του Γαλίου
Μια άλλη ουσία που χρησιμοποιείται συχνά στην παραγωγή φώτων LED είναι το νιτρίδιο του γαλλίου. Λόγω του υψηλού σημείου τήξης του, αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ρυθμίσεις υψηλής θερμοκρασίας. Τα LED μπορεί να παράγουν πιο λαμπρό φως πιο αποτελεσματικά από τις συμβατικές πηγές φωτός λόγω αυτής της ιδιότητας του νιτριδίου του γαλλίου.
Λόγω των πλεονεκτημάτων του, το νιτρίδιο του γαλλίου χρησιμοποιείται συχνά ως υποκατάστατο πυριτίου στην παραγωγή LED. Λόγω της μοναδικότητας των φωτονίων που απελευθερώνονται, τα LED είναι σε θέση να παράγουν μια ποικιλία από έγχρωμα φώτα. Το χρώμα του φωτός που παράγεται καθορίζεται από το μήκος κύματος αυτών των φωτονίων, τα οποία είναι συνήθως μεταξύ 400 και 800 nm. Αυτός είναι ένας από τους παράγοντες που συμβάλλουν στην ποικιλία των χρωμάτων που διατίθενται στα φώτα LED.
Οι φώσφοροι
Προκειμένου να παρέχεται η κατάλληλη απόχρωση φωτός που εκπέμπεται, οι φώσφοροι αποτελούν ουσιαστικό μέρος της διαδικασίας κατασκευής των LED. Οι φώσφοροι είναι ένα είδος ουσίας που παράγει ένα διακριτό μήκος κύματος ορατού φωτός ενώ απορροφά ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός, συχνά μπλε ή υπεριώδες. Τα LED είναι ικανά να παράγουν μια τεράστια γκάμα χρωμάτων συνδυάζοντας διάφορα είδη φωσφόρων με το υλικό ημιαγωγών.
Η μετατροπή φωσφόρου είναι η τεχνική με την οποία προστίθενται οι φώσφοροι του LED για να βοηθήσουν στην παραγωγή λευκού φωτός. Σε αυτή τη διαδικασία, ένα μπλε LED επεξεργάζεται με έναν κίτρινο φώσφορο. Το μπλε φως από το LED απορροφάται και εκπέμπεται ξανά ως κίτρινο φως αφού περάσει μέσα από το φώσφορο. Η πλειονότητα των φώτων LED μπορεί να παράγει λευκό φως επειδή το μπλε και το κίτρινο φως συνδυάζονται για να δημιουργήσουν λευκό φως. Εξαιτίας αυτού, ο φωτισμός LED είναι μια ευέλικτη επιλογή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές ρυθμίσεις για την παραγωγή διαφόρων εφέ.
Υλικά για Υποστρώματα
Ένα άλλο κρίσιμο μέρος των φώτων LED είναι το υλικό του υποστρώματος. Η βάση στην οποία παράγονται στοιχεία ημιαγωγών όπως το νιτρίδιο του γαλλίου είναι γνωστή ως στρώμα υποστρώματος. Το καρβίδιο του πυριτίου ή το οξείδιο του αργιλίου, που έχουν καλή θερμική αγωγιμότητα και αντέχουν σε εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιούνται συχνά ως υλικό υποστρώματος.
Το υλικό του υποστρώματος είναι απαραίτητο για την ικανότητα των LED να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία τους. Αφαιρώντας τη θερμότητα από τα ημιαγωγικά στοιχεία του LED, βοηθά στη διαδικασία ψύξης. Αυτό έχει σημαντικό αντίκτυπο στο πόσο διαρκεί η λυχνία LED. Η διάρκεια ζωής του φωτός LED μπορεί να παραταθεί λειτουργώντας σε ιδανική θερμοκρασία, η οποία απαιτεί προσεκτικά ελεγχόμενο θερμικό περιβάλλον.
Συνοπτικά
Σε σύγκριση με τα συμβατικά λαμπάκια πυρακτώσεως και φθορισμού, τα φώτα LED διαρκούν περισσότερο, δημιουργούν φωτεινότερο φως και καταναλώνουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή της τεχνολογίας LED είναι υπεύθυνα για την αξιοσημείωτη απόδοση των φώτων LED. Το νιτρίδιο του γαλλίου, οι φώσφοροι, τα υλικά ημιαγωγών, τα υλικά ντόπινγκ και τα υλικά υποστρώματος είναι όλα σημαντικά για την παραγωγή ενός αποτελεσματικού και ανθεκτικού φωτός. Ο φωτισμός LED παίρνει γρήγορα το προβάδισμα στη σημερινή αγορά λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για οικολογικά φιλικές και ενεργειακά αποδοτικές επιλογές φωτισμού. Τα πολλά πλεονεκτήματα των φώτων LED οφείλονται στα υλικά που χρησιμοποιούνται, γεγονός που τα καθιστά εξαιρετική επιλογή για μια ποικιλία εφαρμογών φωτισμού.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/dc-led-lighting/led-t8-tube-light-flicker-free-20w.html
