Як влаштований світлодіод

Світлодіод він же LED, це складне напівпровідниковий пристрій з високим ККД. Світлодіод втрачає всього 4% енергії яка перетворюється в тепло, а решта 96% перетворюється в світло.

І так світлодіод з нуля.

Основою світлодіода є напівпровідник, особливий матеріал який за певних умов пропускає струм. Основа для виготовлення напівпровідників в світлодіодах, є синтетична сапфірове підкладка, яку вирощують в лабораторії.

Підкладку розміщують в камері реакторі, після чого протягом 6 годин при температурі 1000 градусів на ній вирощують складну напівпровідникову гетероструктуру, що складається з нітридів галію, індію та алюмінію.

Атоми цих металів, поміщені в спеціальних металевих контейнерах розташованих в ємностях з рідиною, для підтримки певної температури. Від них по трубках, через форсунки потрапляють в камеру реактор.

Атоми з ємностей надходять до форсунок розташованим всередині камери реактора.

Відкриваючи в певному порядку форсунки, металу органічні сполуки осідають на підкладці.

Хімічні процеси.

Нітриди осідають шарами в 1 нано метр, в результаті хімічної реакції між аміаком і парами металу органічних сполук.

Впровадженням домішок кремнію і магнію отримують в нітриду необходімиеNіPтіпи проводімості.После завершення процесу підкладку витягують з камери і перевіряють на електро провідність.

Що за внутрішній процес, звідки світло?

Всі матеріали складаються з атомів і літаючих навколо них електронів, в деяких речовинах зовнішні електрони, слабо пов'язані з ядром свого атома. Тим самим вони здатні покинути його, ставши вільними електронами, у фізиці їх позначають буквою (n), саме вони і переносять на собі електричний заряд. Чим більше у речовини вільних електронів, тим вище його електро провідність. На місці де розташовувався електрон утворюється згусток електромагнітного поля, у фізиці позначається буквою (p), його називають діркою.

Після обробки в камері реакторі, у сапфіра з'являється багато вільних електронів. Пропускаючи струм через підкладку, вільні електрони (n), починають рухатися на зустріч діркам (p). Проходячи через дірку, електрон викидає фотон світла який ми бачимо.

Йдемо далі.

Після успішного завершення перевірки, світлодіодну підкладку направляють на подальшу обробку. За допомогою травлення хімічними складами або лазером, світлодіодним кристалів задають необхідні форми і розміри. Залежно від потужності майбутнього світлодіода визначаються його параметри і габарити.

Як тільки підкладка знаходить свою мікро архітектуру, то її знову відправляють на тестування тільки вже кожного мікро чіпа окремо. Процес перевірки 6000 тисяч кристалічних чіпів, займає 3 години, при діаметрі основної підкладки 15 см.

Пройшли перевірку світлодіодні чіпи, завантажують у верстат який автоматично завдає контактні групи і витягує чіпи, розміщуючи їх в пластикові або керамічні корпусу. Виконати це в ручному режимі не можливо, маючи навіть мікроскоп.

Останній штрих.

Після розміщення чіпів, інший апарат заливає чіп світлодіоди спец складом з гелю і люмінофора. Цей склад захищає чіп від зовнішніх шкідливих факторів, а люмінофор надає світлодіодному чіпу необхідний відтінок. В основному це теплий білий світ. Всі кристали спочатку світяться синім світлом. Для отримання іншого світіння, в гетероструктуру світлодіодного чіпа, вносять домішки інших атомів металу. Як заливки використовують прозорий силіконовий гель.

Світлодіодний чіп готовий для монтажу в будь-який світлодіодний прилад або пристрій. Монтаж також виконується автоматизованої машиною. Але і в ручну їх монтувати вже цілком можливо, необхідно знати параметри пайки і розташовувати хорошим інструментом.