Kas ir dzeltenā gaismas diode?

Kas ir dzeltenā gaismas diode?

Dzeltenās gaismas diodes ir pusvadītāju ierīces, kas izstaro dzeltenu gaismu, kad caur tām iet elektriskā strāva, daži cilvēki to nosauc arī kā 590nm LED. Dzelteno LED var būt SMD LED tipa un LED lampas tipa, un SMD LED paketē mēs to varam arī pagatavot ar kupolu LED tipu. Tās ir viena no visbiežāk izmantotajām gaismas diodēm, piedāvājot dažādus lietojumus dažādos laukos, ieskaitot elektroniku, apgaismojumu, displejus un daudz ko citu. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā mēs ļoti detalizēti izpētīsim dzelteno gaismas diožu kompozīciju un funkciju.

Dzeltenu gaismas diožu sastāvs

Dzeltenās gaismas diodes, tāpat kā citas gaismas diodes, sastāv no vairākiem galvenajiem komponentiem un materiāliem, kas darbojas kopā, lai iegūtu dzeltenu gaismu. Dzeltenās gaismas diodes galvenās sastāvdaļas ir:

a. Pusvadītāju materiāls: dzeltenas gaismas diodes sirds ir pusvadītāju materiāls, kas parasti izgatavots no gallija arsenīda fosfīda (GAAPS). Šis konkrētais savienojums ļauj parādīt dzelteno gaismu, ja tiek pielietota elektriskā strāva.

b. PN krustojums: pusvadītāju materiāls tiek leģēts, lai izveidotu PN krustojumu. Šis krustojums veido robežu starp diviem pusvadītāju materiāla reģioniem, proti, P-veida reģionu un N veida reģionu. PN krustojums tiek veidots, pusvadītāju materiālā ieviešot piemaisījumus, radot pārmērīgu pozitīvu lādiņu (P-Type) vai negatīvu apsūdzību (N tipu) īpašos reģionos.

c. Elektrodi: PN krustojums ir savienots ar diviem elektrodiem, anodu (pozitīvu) un katodu (negatīvs). Šie elektrodi parasti ir izgatavoti no metāla sakausējumiem, piemēram, zelts, sudrabs vai alumīnijs, un tie ļauj plūsmu caur LED.

D. Iekapsulācija: Lai aizsargātu delikāto pusvadītāju materiālu un nodrošinātu tā ilgmūžību, dzeltenās gaismas diodes parasti tiek iekapsulētas caurspīdīgā vai caurspīdīgā paketē, kas izgatavota no epoksīda sveķiem vai silikona. Šī pakete darbojas arī kā objektīvs, fokusējot un virzot izstaroto gaismu noteiktā virzienā.

Dzeltenu gaismas diožu funkcija

Dzeltenās gaismas diodes darbojas pēc elektroluminiscences principa, kas ir gaismas emisija, kad elektriskā strāva iet caur pusvadītāju materiālu. Dzelteno gaismas diožu funkciju var izskaidrot ar šādām darbībām:

a. Uz priekšu aizspriedumainība: Kad virs PN dzeltenā gaismas diodes PN krustojuma tiek pielietots spriegums (pozitīvs spriegums, kas tiek piemērots anodam un katodam pielietots negatīvais spriegums), tas rada uz priekšu novirzi. Šis aizspriedums ļauj plūst strāvu caur LED.

b. Rekombinācija: Tā kā strāva plūst caur PN krustojumu, elektroni no N veida reģiona un caurumi no P veida reģiona sāk apvienoties vai rekombinēt netālu no PN krustojuma. Šis rekombinācijas process izdala enerģiju fotonu veidā.

c. Dzeltenās gaismas emisija: Gallium arsenīda fosfīda (GAASP) pusvadītāja materiāla specifiskā enerģijas josla nosaka izstarotās gaismas viļņa garumu. Dzelteno gaismas diožu gadījumā enerģijas josla atbilst viļņu garuma diapazonam no aptuveni 570 līdz 590 nanometriem, kā rezultātā rodas dzeltenā gaisma.

D. Kvantu efektivitāte: Elektriskās enerģijas pārvēršanas gaismā efektivitāte ir svarīga dzelteno gaismas diožu īpašība. Kvantu efektivitāte attiecas uz elektronu un caurumu procentuālo daudzumu, kas rekombinē gaismu. Augstāka kvantu efektivitāte norāda uz efektīvāku gaismas emisiju un mazāk enerģijas zudumu siltuma veidā.

E. Virzība: Dzeltenās LED iekapsulēšanas paketei ir nozīmīga loma, nosakot izstarotās gaismas virzienu. Iepakojuma forma, izmērs un dizains ietekmē leņķi, kurā gaisma tiek izstarota, ļaujot labāk kontrolēt un fokusētu apgaismojumu.

Dzeltenu gaismas diožu pielietojums

Dzeltenās gaismas diodes atrod plašu lietojumu klāstu, ņemot vērā to unikālo īpašību un daudzpusību. Dažas no kopīgajām lietojumprogrammām ir:

a. Satiksmes signāli: Dzeltenās gaismas diodes tiek plaši izmantotas luksofora gaismās, nodrošinot spilgtus un redzamus rādītājus autovadītājiem un gājējiem. Augsts spilgtums, maza enerģijas patēriņš un ilgais dzelteno gaismas diožu ilgums padara tos par ideālu izvēli luksofora lietojumprogrammām.

b. Elektroniskās ierīces: Dzeltenās gaismas diodes parasti sastopamas dažādās elektroniskās ierīcēs, ieskaitot ierīces, patēriņa elektroniku un rūpniecisko aprīkojumu. Tie kalpo kā indikatora lukturi, parādot darbības statusu vai sniedzot vizuālu atgriezenisko saiti lietotāja mijiedarbībai.

c. Displeja paneļi: Displejos un ekrānos tiek izmantoti dzeltenie gaismas diodes, piemēram, LED matricas dēļi, burtciparu displeji un septiņu segmentu displeji. Tie piedāvā lielisku redzamību, asu kontrastu un energoefektivitāti, padarot tos piemērotus lietojumiem, sākot no maziem elektroniskiem displejiem līdz liela mēroga apzīmējumiem.

D. Automobiļu apgaismojums: Dzeltenās gaismas diodes tiek izmantotas automobiļu apgaismojuma sistēmās, piemēram, pagrieziena signālos, bremžu gaismās un interjera apgaismojumā. Tie uzlabo redzamību, drošību un estētiku, vienlaikus patērējot mazāk enerģijas, salīdzinot ar tradicionālajām kvēlspuldzēm.

E. Dekoratīvais apgaismojums: Dzeltenās gaismas diožu izstarotā siltā un dinamiskā dzeltenā gaisma ir tautā izmantota dekoratīvā apgaismojuma lietojumos. Tie var ietvert svētku rotājumus, āra apgaismojumu, arhitektūras apgaismojumu un radošu apgaismojuma instalācijas.

f. Medicīniskais aprīkojums: Dzeltenās gaismas diodes tiek izmantotas arī medicīniskajā aprīkojumā, piemēram, diagnostikas ierīcēs, ķirurģiskajā apgaismojumā un terapeitiskajā aprīkojumā. Precīza krāsu atveidošana un regulējama dzelteno gaismas diožu intensitāte padara tos piemērotus dažādiem medicīniskiem lietojumiem.

g. Dārzkopības apgaismojums: pēdējos gados dzeltenās gaismas diodes ir atradušas lietojumus dārzkopības apgaismojuma sistēmās. Dzeltenās gaismas diožu izstarotais specifiskais viļņu garuma diapazons var stimulēt augu augšanu, ziedēšanu un augļus, padarot tos noderīgus dārzkopībā un komerciālā audzēšanā.

Dzelteno gaismas diožu priekšrocības un ierobežojumi

Dzeltenās gaismas diodes piedāvā vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām apgaismojuma tehnoloģijām, ieskaitot:

a. Energoefektivitāte: dzeltenās gaismas diodes ir ļoti energoefektīvas, konvertējot ievērojamu elektriskās enerģijas daļu redzamā gaismā. Viņiem ir nepieciešams mazāks enerģijas patēriņš, salīdzinot ar tradicionālajām kvēlspuldzēm, kā rezultātā samazinās elektrības izmaksas un mazāks oglekļa pēda.

b. Ilgs kalpošanas laiks: dzeltenās gaismas diodes ir ilgāks dzīves ilgums, salīdzinot ar kvēlspuldzēm vai dienasgaismas spuldzēm. Ar vidējo mūžu no 25 000 līdz 50 000 stundām dzeltenajām gaismas diodēm ir nepieciešama retāka nomaiņa, uzturēšanas izmaksu samazināšana un neērtības.

c. Tūlītēja ieslēgšana/izslēgšana: dzeltenās gaismas diodes ir ātra reakcijas laiks, uzreiz ieslēdzot un izslēdzot, kad strāva tiek uzklāta vai noņemta. Šī funkcija padara tās piemērotas lietojumprogrammām, kurām nepieciešama ātra un precīza apgaismojuma vadība.

D. Izturība: dzeltenās gaismas diodes ir izturīgākas un izturīgākas pret triecieniem, vibrācijām un temperatūras izmaiņām, salīdzinot ar tradicionālajiem apgaismojuma avotiem. Tie ir mazāk pakļauti bojājumiem, padarot tos piemērotus nelīdzenai videi un āra lietojumprogrammām.

E. Dizaina elastība: dzeltenās gaismas diodes ir dažādās formās, izmēros un paketēs, ļaujot projektēt elastību dažādās lietojumprogrammās. Tos var viegli integrēt kompaktās un sarežģītajās elektroniskajās shēmās vai apgaismojuma armatūrā.

Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, dzeltenajām gaismas diodēm ir daži ierobežojumi:

a. Šaurs spektrs: dzeltenas gaismas diodes izstaro gaismu noteiktā viļņu garuma diapazonā, kā rezultātā relatīvi šaurs spektrs salīdzina ar balto gaismas avotiem. Šis ierobežojums ierobežo viņu izmantošanu lietojumprogrammās, kurām nepieciešams plašāks krāsu diapazons vai precīza krāsu reprodukcija.

b. Zemāka gaismas efektivitāte: dzeltenām gaismas diodēm parasti ir zemāka gaismas efektivitāte, salīdzinot ar baltajām gaismas diodēm. Elektriskās enerģijas pārvēršana redzamā gaismā nav tik efektīva, kas var izraisīt zemāku kopējo spilgtuma līmeni.

c. Izmaksas: Lai gan dzelteno gaismas diožu izmaksas gadu gaitā ir ievērojami samazinājušās, tās joprojām ir salīdzinoši dārgākas nekā parastās apgaismojuma iespējas. Tomēr dzelteno gaismas diožu ilgais kalpošanas laiks un energoefektivitāte bieži kompensē sākotnējo ieguldījumu.

Turpmākā attīstība un pētījumi

LED tehnoloģiju joma nepārtraukti attīstās, un pētnieki pastāvīgi pēta jaunus materiālus, struktūras un ražošanas paņēmienus, lai uzlabotu gaismas diožu efektivitāti, spilgtumu un krāsu diapazonu. Daži notiekošie pētījumi un turpmākās norises, kas saistītas ar dzeltenajām gaismas diodēm, ir:

a. Efektivitātes uzlabošana: Zinātnieki cenšas izstrādāt jaunus pusvadītāju materiālus un optimizēt gaismas diožu projektēšanu un struktūru, lai uzlabotu to kvantu efektivitāti. Šī pētījuma mērķis ir uzlabot elektriskās enerģijas pārvēršanu gaismā un samazināt enerģijas zudumus.

b. Krāsu atveidojums: krāsu atveidošanas indekss (CRI) ir mērs tam, cik precīzi gaismas avots reproducē objektu krāsas salīdzinājumā ar dabisko apgaismojumu. Pētnieki strādā, lai uzlabotu dzelteno gaismas diožu CRI, lai panāktu labāku krāsu precizitāti un precīzāku krāsu reprodukciju.

c. Plašāks krāsu diapazons: lai gan dzeltenās gaismas diodes izstaro gaismu noteiktā viļņu garuma diapazonā, pētnieki pēta gaismas diožu attīstību, kas var izstarot gaismu plašākā krāsu spektrā. Tas varētu pavērt jaunas iespējas apgaismojuma dizainam, displejiem un vizuālām lietojumiem.

D. Viedais apgaismojums: Dzelteno gaismas diožu integrācija ar viedajām apgaismojuma sistēmām un lietu interneta (IoT) tehnoloģija ir aktīvu pētījumu joma. Tas ietver LED ierīču izstrādi, kuras var kontrolēt attālināti, mainīt krāsu un intensitāti un mijiedarboties ar citām ierīcēm vai sensoriem.

E. Elastīgas un organiskas gaismas diodes: elastīgu un organisko gaismas diožu attīstība ir vēl viena interešu joma LED pētījumos. Elastīgas dzeltenas gaismas diodes var integrēt izliektās virsmās, valkājamās ierīcēs un netradicionālās apgaismojuma lietojumprogrammās. Organiski dzeltenas gaismas diodes, kuru pamatā ir organiski savienojumi, piedāvā zemu izmaksu, lielu apgabala apgaismojuma risinājumu iespējamību.

Noslēgumā jāsaka, ka dzeltenās gaismas diodes ir pusvadītāju ierīces, kas izdala dzeltenu gaismu, kad caur tām iet elektriskā strāva. Tie sastāv no PN krustojuma, kas izgatavots no gallija arsenīda fosfīda (GAAPP), kas iekapsulēts aizsargājošā paketē. Dzeltenās gaismas diodes atrod lietojumprogrammas luksoforos, elektroniskajās ierīcēs, displejos, automobiļu apgaismojumā, dekoratīvā apgaismojumā, medicīniskajā aprīkojumā un dārzkopības apgaismojumā. Viņi piedāvā tādas priekšrocības kā energoefektivitāte, ilgs kalpošanas laiks, ātra reakcijas laiks, izturība un dizaina elastība. Pastāvīgo pētījumu mērķis ir uzlabot efektivitāti, krāsu atveidošanu un paplašināt dzelteno gaismas diapazonu krāsu diapazonu, kā arī izpētīt jaunas iespējas viedā apgaismojumā, elastīgās gaismas diodes un organiskās gaismas diodes. Dzeltenajām LED joprojām ir būtiska loma apgaismojuma un displeju jomā, veicinot enerģijas saglabāšanu, inovācijas un vizuālo estētiku.