בתור בחירת התאורה הידידותית והיעילה ביותר בשוק כרגע, נורות LED (דיודות פולטות אור) צומחות בפופולריות. אלקטרולומינצנציה, המנגנון שבאמצעותו כל חומר פולט אור כאשר זרם חשמלי זורם דרכו, הוא האופן שבו סוג זה של תאורה מייצר אור. החומרים והטכנולוגיה החדישים המשמשים בייצור נורות LED הם המקנים להם את היעילות ואת אורך החיים שלהם. החומרים המשמשים ליצירת נורות LED יידונו במאמר זה, יחד עם האופן שבו הם מוסיפים ליתרונות הרבים שיש לנורות לד על פני פתרונות תאורה קונבנציונליים.
מוליכים למחצה
הרעיון של מוליך למחצה וכיצד הוא קשור לזרם חשמלי הוא הבסיס של נורות LED. מוליך למחצה, חומר שיכול להוליך חשמל בתנאים מסוימים, משמש כחומר היסוד ללדים. סיליקון הוא סוג המוליכים למחצה הנפוץ ביותר בנורות LED בגלל ההתנהגות החשמלית שלו, הניתנת לחיזוי ומבוקר. האלקטרונים והחורים החיוביים של המוליך למחצה מתאחדים ליצירת מצב יציב כאשר מסופק מתח קדימה. כתוצאה מכך משתחררים פוטונים, האור שהנורית פולטת.
חומרים לסימום
סימום הוא תהליך של הוספת אלמנטים לבסיס סיליקון טהור ליצירת מוליך למחצה שיפלוט אור. סימום הוא הטכניקה של שינוי ההתנהגות החשמלית של סיליקון טהור על ידי החדרת זיהומים. שני סוגי הזיהומים המוכנסים בדרך כלל לבסיס הסיליקון הטהור הם מסוג P וסוג N.
יש עודף של מטען חיובי בחומרי סימום מסוג P ועודף של מטען שלילי בחומרי סימום מסוג N. חומרי סימום אלו מסייעים בהמרת המוליך למחצה לרכיב הראשי של ה-LED, דיודה. הטכניקה של מיצוי סימום חיונית לייצור של נוריות. כדי שה-LED יהיה יעיל ועמיד לאורך זמן, יחס חומרי הסימום חייב להיות מושלם בדיוק.
ניטריד של גליום
חומר נוסף המשמש לעתים קרובות בייצור נורות לד הוא גליום ניטריד. בגלל נקודת ההיתוך הגבוהה שלו, חומר זה עשוי לשמש בהגדרות של טמפרטורה גבוהה. נוריות LED עשויות להפיק אור בהיר יותר ביעילות רבה יותר ממקורות אור רגילים בגלל התכונה הזו של גליום ניטריד.
בגלל איכויותיו המועילות, גליום ניטריד משמש לעתים קרובות כתחליף סיליקון בייצור נוריות LED. בגלל הייחודיות של הפוטונים המשתחררים, נוריות לד מסוגלות לייצר מגוון של אורות צבעוניים. צבע האור שנוצר נקבע לפי אורך הגל של הפוטונים הללו, שהם בדרך כלל בין 400 ל-800 ננומטר. זה בין הגורמים התורמים למגוון הצבעים הקיימים בנורות לד.
הזרחנים
על מנת לספק את הגוון המתאים של האור הנפלט, זרחנים הם חלק חיוני מתהליך ייצור ה-LED. זרחנים הם סוג של חומר המייצר אורך גל ברור של אור נראה תוך כדי קליטת אורך גל מסוים של אור, לרוב כחול או אולטרה סגול. נוריות LED מסוגלות לייצר מגוון רחב של צבעים על ידי שילוב של מספר סוגים של זרחנים עם החומר המוליך למחצה.
המרת זרחן היא הטכניקה שבה מוסיפים זרחנים של ה-LED כדי לסייע בהפקת אור לבן. בהליך זה, נורית LED כחולה מטופלת בזרחן צהוב. האור הכחול מה-LED נספג ונפלט מחדש כאור צהוב לאחר מעבר דרך הזרחן. רוב נורות ה-LED יכולות להפיק אור לבן מכיוון שאור כחול וצהוב משתלבים כדי ליצור אור לבן. בשל כך, תאורת LED היא בחירה גמישה שניתן להשתמש בה להגדרות רבות כדי לייצר אפקטים שונים.
חומרים לתשתיות
חלק מכריע נוסף של נורות LED הוא חומר המצע. הבסיס שעליו מיוצרים אלמנטים מוליכים למחצה כמו גליום ניטריד ידוע בשם שכבת המצע. סיליקון קרביד או תחמוצת אלומיניום, בעלי מוליכות תרמית טובה ויכולים לעמוד ביישומים בטמפרטורה גבוהה, משמשים לעתים קרובות כחומר המצע.
חומר המצע חיוני ליכולת של נוריות הלד לווסת את הטמפרטורה שלהן. על ידי הסרת חום ממרכיבי המוליכים למחצה של ה-LED, הוא מסייע בתהליך הקירור. יש לכך השפעה משמעותית על משך הזמן שאור ה-LED נמשך. ניתן להאריך את חיי נורית ה-LED על ידי הפעלה בטמפרטורה אידיאלית, הדורשת סביבה תרמית מבוקרת בקפידה.
לסיכום
בהשוואה לנורות ליבון ופלורסנט קונבנציונליות, נורות LED מחזיקות מעמד זמן רב יותר, יוצרות אור בהיר יותר וצורכות פחות חשמל. החומרים המשמשים בייצור טכנולוגיית LED אחראים לביצועים המדהימים של נורות LED. גליום ניטריד, זרחנים, חומרים מוליכים למחצה, חומרי סימום וחומרי מצע חשובים להפקת אור יעיל ועמיד. תאורת LED תופסת במהירות את ההובלה בשוק של ימינו בשל הדרישה הגוברת לאפשרויות תאורה ידידותיות לסביבה וחסכוניות באנרגיה. היתרונות הרבים של נורות לד נובעים מהחומרים המשמשים, מה שהופך אותם לאופציה מצוינת עבור מגוון יישומי תאורה.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/dc-led-lighting/led-t8-tube-light-flicker-free-20w.html
