نحوه ساخت LED

دانستن در مورد نحوه ساخت LED  کمک می‌کند تا برخی از جنبه‌های طراحی محصولات مختلف تولیدکنندگان را شناخت و به درک برخی از پیشرفت‌های ادعاشده در طول زندگی رسید. اولین چیزی که باید دانست این است که در حالی که تقریباً تمام دستگاه‌هایی که در حال حاضر توسط مهندسین مورد استفاده قرار می‌گیرند (دیودها، ترانزیستورها، گیت‌های منطقی، ریزپردازنده‌ها) از سیلیکون ساخته شده‌اند، ولیLED ها از سیلیکون ساخته نشده‌اند (قبلاًها بعضاً از ژرمانیوم استفاده می‌شد، اما وقتی داغ می‌شدند خیلی خوب کار نمی‌کردند، و به‌همین ترتیب کنار گذاشته شدند). با این حال، به کار گرفتن سیلیکون برای انتشار نور امری دشوار است. بنابراین، از تعدادی نیمه‌هادی‌ مختلف استفاده می شود. از انواع مختلف آن، برای ادوات مختلف با تولیدکنندگان مختلف استفاده می‌شود. یعنی درعمل باید انتظار تغییرات را در آینده داشت. ادواتی که امروز خریداری می‌شود، احتمالاً با آن‌چه که فردا در دسترس است متفاوت خواهد بود.

تجهیزات نیمه هادی اساسی داخل یک LED نسبتاً وسیع و چندین میلی متر مربع است. این تجهیزات، نور آبی (برای LED های سفید) ساطع می‌کند، و باید دو کار برای آن انجام شود: چراغ آبی باید با راندمان بالا به نور سفید تبدیل شود و چراغ سفید بدون این‌که مسدود شود باید بیرون بیاید. بنابراین بسته سرامیکی معمولی که IC ها در آن وارد می شوند به‌کار نمی‌آیند، زیرا اجازه نمی‌دهد هیچ گونه نوری عبور کند.

آن‌چه اکثر تولیدکنندگان انجام می‌دهند این است که مقداری سیلیکون شفاف گذرنده نور (یک پلیمر لاستیکی) را در بالای چیپ ال ای دی اضافه می‌کنند. این امر به نور اجازه می‌دهد بدون جذب زیاد یا تغییر رنگ بیرون بیاید، در صورت نیاز انحراف نور ایجاد می‌کند و یک درجه حفاظت مکانیکی برای چیپ LED ایجاد می‌شود.

برای دست‌یابی به تنوع رنگ، از فسفر استفاده می‌شود، که نور آبی را که LED از آن ساطع می‌شود جذب می‌کند و آن را به صورت باندی از رنگ‌های دیگر تابش می‌دهد. دو یا سه فسفر مختلف برای ایجاد یک رنگ سفید مناسب لازم است. برخی از تولید کنندگان فسفر را مستقیماً در بالای چیپ ال ای دی قرار می دهند که سیلیکون در بالای آن قرار دارد. برخی دیگر قبل از قرار دادن مخلوط در بالای چیپ LED ، آن را درون سیلیکون به هم می‌زنند. قراردادن مستقیم آن بر روی سطح، میزان نور آبی جذب شده را افزایش می دهد، اما باعث می شود تا فسفرها با همان درجه حرارت در چیپ ال ای دی قرار گیرند. فسفرها با درجه حرارت بالا تخریب می‌شوند. درواقع، تخریب فسفر یکی از مهم‌ترین دلایل کاهش نور چراغ LED با افزایش سن است. قراردادن فسفر در سیلیکون باعث کاهش دمای فسفرها برای افزایش عمر می‌شود، اما میزان نور آبی جذب شده و تبدیل‌شده را کاهش می‌دهد. برای جبران این امر می‌توان فسفر بیشتری اضافه کرد، ولی فسفرها نسبتاً گران هستند.

چیپ LED، فسفر و سیلیکون همه در یک پکیج قرار دارند. این پکیج شامل سیم‌های باندی است که چیپ ال ای دی را به سیم‌ها وصل می‌کند تا جریان در LED برقرار شود. حتی اگر این دستگاه فقط یک دستگاه واحد باشد، برای ایجاد جریان‌های نسبتاً زیاد، از چندین سیم‌ باندی به طور موازی استفاده می‌شود.

از LED در همه جا می‌توان استفاده کرد

اکنون پکیج دارای یک اثر جانبی ناخواسته است. از آنجا که LED در یک زاویه وسیع، نور ساطع می‌کند، جلوی مقداری از نور توسط پکیج گرفته می‌شود. این امر مقداری برروی بازدهی آن تأثیر می‌گذارد، اما برخی از آن نورها نیز بازتاب و ساطع می‌شوند. این خوب است، ولی با گذر عمر پکیج ( به علت ماندن در 85 درجه سانتی گراد به مدت 50000 ساعت )زرد می‌شود. با زرد شدن رنگ پکیج، جذب نور توسط پکیج افزایش می‌یابد که باعث کاهش کارآیی می‌شود. و نور بازتاب شده نیز زرد می‌شود و باعث می‌شود دمای رنگ همبسته (CCT)  و CRI نور ساطع شده تغییر کند. در برخی دستگاه‌ها، کهنگی این پکیج یکی از مهم‌ترین دلایلی است که چراغ LED ، تا 70٪ از میزان نور را 50،000 ساعت ساتع می‌کند و بیشتر طول نمی‌کشد.

برخی از LED ها همچنین شامل اپتیک در پکیج خود هستند. این ممکن است به صورت لنز و یا آینه باشد. ممکن است اپتیک برای افزایش استخراج نور یا شکل دادن جهت انتشار نور استفاده شود.

بنابراین،LED ها دستگاه های پیچیده‌ای هستند. بهتر است که از فروشنده خود در مورد نحوه ساخت دستگاه ها و چگونگی مقاومت آنها در برابر کهنگی در دمای بالا، سؤال های مفصلی بپرسید. حتی ممکن است لازم باشد با افراد کارخانه صحبت کنید تا اطلاعات کافی داشته باشید.

سخن آخر