Typerne og varianterne af LED’er vokser tilsyneladende hver dag, men i dag tager vi det tilbage til det grundlæggende. Vi er her i dag for at besvare det altid aktuelle spørgsmål: “Hvordan er LED’er lavet?” Vi vil tage dig gennem en hurtig baggrund om de vigtigste forskelle mellem LED-lys og traditionelle lys, hvilke materialer der indgår i skabelsen af den lysemitterende diode, hvordan disse materialer er designet, og endelig hvordan de er forbundet sammen for at skabe det mest energieffektive lys på markedet!
Baggrund: LED’er vs. traditionelt lys
LED-belysning og gløde- og lysstofrør er ikke kun udformet forskelligt, de skaber også lys forskelligt. Traditionel belysning skaber lys ved at fastgøre ledninger til en energikilde. Når ledningerne varmes op, udsender de lys. LED’er skaber lys ved hjælp af elektronisk excitation i stedet for varme. Derfor bruger LED’er mindre energi og udsender mindre varme, da varme ikke er en hovedkomponent i skabelsen af lys.
LED-materialer
LED står for light emitting diode (lysemitterende diode). Derfor består LED-lys af små dioder. Hver diode er skabt af halvledermateriale. Et af lagene af halvledermaterialet vil have et overskud af elektroner, mens et lag vil være tømt for elektroner. Denne forskel i elektronniveauer gør det muligt for elektroner at bevæge sig fra det ene lag til det næste, hvilket skaber lys gennem elektronisk excitation som nævnt ovenfor.
For at bryde det lidt mere ned, er selve halvledermaterialet lavet af krystallinsk materiale og har brug for urenheder for at kunne lede elektricitet. Disse urenheder tilføjes imidlertid til halvledermaterialet senere i fremstillingsprocessen.
Man skal dog ikke forveksle disse urenheder med ufuldkommenheder i halvledermaterialet. De mindsker ikke diodens værdi, de øger den! Tilføjelse af disse urenheder til halvlederen kaldes dotering, og det er et vigtigt materiale, der anvendes ved fremstilling af lysdioder. De mest almindelige urenheder, der tilsættes, er zink og kvælstof.
Til sidst skal der tilføjes elektriske ledninger for at kunne forsyne dioderne med strøm. Guld- og sølvforbindelser anvendes ofte i LED-ledninger, da de kan tåle at blive loddet og varme godt. Til sidst, for at gøre det hele færdigt, er dioderne indkapslet i en gennemsigtig plastik, ikke glas som traditionelle pærer, hvilket gør dem holdbare og langtidsholdbare.
LED Design
Når man designer LED-lamper, er der lidt mere kreativitet tilladt. Afhængigt af lysets anvendelsesformål besluttes farvetemperatur, lysstyrke og effektivitet, før der foretages nogen form for fremstilling. Disse egenskaber bestemmes på grundlag af diodens størrelse, det anvendte halvledermateriale, de typer urenheder, der er tilsat, og tykkelsen af diodens lag.
Fremstilling: Hvordan lysdioder fremstilles
Fremstillingen af lysdioder er en delikat og kompleks sag, men vi vil gøre vores bedste for at opsummere den. Først og fremmest skal halvledermaterialet fremstilles. Dette kaldes halvlederwaferen. Halvledermaterialet “dyrkes” i et kammer med høj temperatur og højt tryk. Elementer som f.eks. gallium, arsen og/eller fosfor renses og blandes sammen i kammeret, som derefter bliver flydende til en koncentreret opløsning. Når elementerne er blandet, anbringes en stang i opløsningen og trækkes langsomt ud. Opløsningen krystalliserer i enden af stangen, mens den trækkes ud, hvorved der dannes en lang, cylindrisk krystalbarre.
Dette materiale skæres derefter i skiver til halvlederwafers og slibes stort set ned, ligesom man ville slibe et bord ned, indtil overfladen er glat. Derefter dyppes den i en opløsning af forskellige opløsningsmidler til en grundig rengøring for at befri den for snavs, støv og organisk materiale.
I det næste trin af processen tilføjes yderligere lag af halvledermateriale til waferen. Dette er en måde at tilføje urenheder eller dopingstoffer på.
Dernæst defineres metalkontakter på halvlederne. Dette bestemmes i designfasen og tager hensyn til, om dioden skal bruges individuelt eller sammen med andre.
Sidst monteres dioderne på den passende indpakning, ledninger fastgøres, og derefter indkapsles det hele i plastik. Sådan fremstilles LED’er!
Lær mere om LED’er med Sitler’s!
Hvis du har flere spørgsmål om LED’er, kan du besøge vores FAQ-side eller vores blog om, hvad en LED egentlig er! Giv os et opkald i dag på (319)-519-0039 for at starte din LED-rejse!
Posted in LED Lighting Basics