Wie funktionieren LEDs?

Bereits 2007 wurde in einem der Berichte auf der Konferenz der Internationalen Beleuchtungskommission in Peking die Bedeutung der Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit sowohl bereits verwendeter als auch noch entwickelter, fortschrittlicherer Beleuchtungsprodukte hervorgehoben.

Der Hauptakzent wurde von den Sprechern auf einen rationaleren und effizienteren Einsatz von Licht gelegt. Und dies war überhaupt kein Aufruf, die Beleuchtung irgendwie zu reduzieren. Als einer der wichtigsten Schritte in Richtung dieses Ziels wird die Entwicklung und Implementierung von energetisch effizienteren und umweltfreundlicheren Lichtquellen hervorgehoben - LEDs.

Hightech-Industrie

LEDs sind elektrische Halbleiterprodukte, die aufgrund des durch den pn-Übergang fließenden elektrischen Stroms Licht empfangen sollen. Aber nicht jeder pn-Übergang strahlt Licht aus.

Um Licht von einem Halbleiter zu empfangen, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein: Die verbotene Übergangszone auf dem Halbleiter muss so breit sein, dass die Energie der resultierenden Quanten nahe an der Energie der Quanten des sichtbaren Lichts liegt, und die Wahrscheinlichkeit der Strahlung bei der Rekombination von Elektron-Loch-Paaren sollte hoch sein.

Um diese Bedingungen zu erfüllen, sollte der hergestellte Kristall ein Minimum an Defekten aufweisen, die zur Rekombination von Elektronen mit Löchern ohne Strahlung führen. Dies ist nicht einfach zu erreichen, nur ein pn-Übergang reicht nicht aus. Sie müssen mehrschichtige Halbleiterstrukturen erstellen - Heterostrukturen, die im Übrigen den Grundstein für eine neue Stufe in der Entwicklung der Technologie zur Herstellung von Leuchtdioden legten.

Die Schaffung von LEDs ist mit bestimmten Hindernissen behaftet, da sich diese Beleuchtungsindustrie ständig weiterentwickelt und es noch keine festgelegten Vorschriften gibt.

Der Herstellungsprozess von LEDs sowie die Methoden für deren direkten Betrieb unterliegen noch nicht einigen allgemeinen Dokumenten. Daher entwickelt jeder große Hersteller seine eigenen Prinzipien für die Auswahl der geeigneten Produkte.

Es gibt keine internationalen Abkommen. Und obwohl in den letzten Jahren bereits einige sehr positive Ergebnisse erzielt wurden, gibt es noch keine einheitlichen Anforderungen an die LED-Technologie. Und jetzt werden Sie alles verstehen, während wir die LED-Produktionstechnologie Schritt für Schritt weiter untersuchen.

Kristallbildung

Kristall-LED ist gewachsen. Der Schlüsselprozess in dieser gesamten Kette wird als metallorganische Epitaxie bezeichnet, bei der ein orientiertes epitaktisches Kristallwachstum auf dem Substrat realisiert wird.

Der Halbleiter wird durch thermische Pyrolyse (Zersetzung) von metallorganischen Verbindungen gezüchtet, die die erforderlichen chemischen Elemente enthalten. Hier ist das Vorhandensein von reinen Gasen obligatorisch, deren Vorhandensein durch moderne Anlagen sichergestellt wird.

Die gewachsene Schicht muss eine bestimmte Dicke haben, die während des Epitaxieprozesses kontrolliert wird. In diesem Fall sollte die Struktur auf der Oberfläche des Substrats homogen sein.

Zuverlässige und qualitativ hochwertige Installationen für epitaktisches Wachstum sind sehr teuer, und der Prozess zur Gewinnung hochwertiger Materialien für die Herstellung hochwertiger LEDs dauert seit mehr als einem Jahr an.

Chipherstellung

Um einen Chip zu erhalten, wird ein auf einem Substrat gewachsener Kristall geätzt, dann werden Kontakte hergestellt und die resultierende Probe wird in Stücke geschnitten. Dies wird als "planare Filmverarbeitung" bezeichnet. Ein ganzer Film wird in Tausende kleiner Chips geschnitten.

Chipsortierung

Das Sortieren von gehackten Chips wird als Binning bezeichnet. Bohnen sind Gruppen. Das Sortieren ist sehr wichtig, wird jedoch häufig vergessen und analysiert den Prozess der Erstellung von LEDs.

Das Fazit ist, dass es in jeder Produktion wichtig ist, qualitativ hochwertige Produkte auszuwählen und das Produkt nach Parametern nach bestimmten Kriterien zu sortieren, was besonders für LEDs wichtig ist. In den Stadien der Epitaxie und nach dem Schneiden ist es unmöglich, Tausende von Kristallen (Chips) zu erhalten, deren Eigenschaften absolut identisch sind.

Auf die eine oder andere Weise variieren ihre Eigenschaften und erscheinen in einem ziemlich breiten Bereich von Parametern. Aus diesem Grund müssen die Chips nach Merkmalen in Gruppen (Bins) sortiert werden, damit in jeder Gruppe Chips mit einem bestimmten Wert eines Parameters vorhanden sind, die für die Anforderungen des Bereichs einer bestimmten Gruppe geeignet sind: nach Wellenlänge, Spannung, Lichtstrom usw. .

Durch das Binning werden die LEDs nach Anwendung und sogar nach Namen unterteilt. Einige streben einige Ziele an, andere andere. Der Verbraucherkreis des Produkts wird sich erweitern.

Fast fertig LED

In der letzten Phase der technologischen Kette wird eine fertige LED erhalten. Hier wird der Körper der zukünftigen Lichtquelle erzeugt, die Schlussfolgerungen gelötet, ein geeigneter Leuchtstoff ausgewählt. Das optische System, die Form und die Parameter der Linse werden ausgewählt.

Linsen bestehen aus verschiedenen Materialien (Epoxidharz, Kunststoff, Silikon). Abhängig von den Anforderungen wird das Material des optischen Systems ausgewählt. Die Anforderungen sind sehr breit, da das optische System eine entscheidende Rolle dabei spielt, wie der Lichtfluss gerichtet wird, wie der Raumwinkel sein wird usw.

Objektivmerkmale

Linsen sollten so transparent wie möglich sein und Licht im gesamten sichtbaren Bereich durchlassen. In diesem Fall sollte die Linse gut am Material der Leiterplatte haften und während der gesamten Lebensdauer thermostabil sein. Dies bedeutet, dass die Linse bei Verwendung nicht durch Strahlung des Kristalls und die chemischen Wirkungen des Leuchtstoffs beeinträchtigt werden sollte.

Der Produktionsprozess von LEDs im OPTOGAN-Werk:

LEDs

LEDs gelten nicht umsonst als die besten Lichtquellen. Sie zeichnen sich durch geringen Stromverbrauch, das Fehlen schädlicher Komponenten wie Quecksilber, eine sichere Versorgungsspannung, hohe Zuverlässigkeit, Kompaktheit und andere nützliche Eigenschaften aus.

Es sind LEDs, mit denen Sie Beleuchtungssysteme und Beleuchtungskörper in verschiedenen Formen und Größen mit hoher Qualität bauen können: Flutlichter, LED-Streifen, Lampen, Lampen, Paneele usw.

Eines ist unbestreitbar - die LED-Richtung in der Beleuchtungsindustrie entwickelt sich weltweit dynamisch. Technologie ist das Thema hochqualifizierter Spezialisten und Wissenschaftler aus vielen Ländern. In naher Zukunft werden definitiv noch beeindruckendere Indikatoren erzielt.

Siehe auch zu diesem Thema:

Typen, Eigenschaften, Kennzeichnung von SMD-LEDs

Typen, Geräte und Eigenschaften von LED-Streifen