Te Pūtaiao kei muri i te Hangarau LED: Me pehea te Mahi a nga LED?

[Whakataki]

I roto i te ao o enei ra, ko te hangarau LED kei nga waahi katoa. Ka whakamarama i o tatou kainga, waka, huarahi, tae noa ki o tatou taputapu hiko. Engari kua whakaaro koe he aha nga LED e tino pai ana, e mau tonu ana ki nga puna rama tuku iho? Ko te whakautu kei te putaiao whakamiharo kei muri i enei puna marama iti engari kaha. Rukuhia tenei tuhinga ki te tirotiro me pehea te mahi a nga LED me te aha i huri ai te ahumahi rama.

Nga Taketake o te Hangarau LED

Ko nga Diodes Emitting Maama, e mohiotia ana ko nga LED, he taputapu semiconductor e whakaputa marama ana ina rere ana te hiko hiko i roto. Kaore i rite ki nga topuku kaakaro tuku iho e whakaputa marama ana ma te whakamahana i te kakawaea, ka hangaia e nga LED te marama ma te hikohiko—he tukanga e uru ana ki te tukunga o nga whakaahua ka whakakotahi ano nga irahiko ki nga kohao i roto i te rauemi semiconductor. Ko tenei rereketanga nui ko te mea e whakawhiwhia ana ki nga LED te kaha me te mauroa.

E rua nga papahanga o nga momo hiko-a-p me te momo-n. Kei roto i te paparanga momo-p nga kaikawe utu pai (kohao), ko te paparanga momo-n kei roto nga kawe utu kino (nga hiko). Ina tukuna he ngaohiko, ka neke nga irahiko mai i te paparanga momo-n ki te paparanga momo-p, ka hono ano ki nga kohao. Ko tenei whakakotahitanga ka tuku i te kaha ki te ahua o nga whakaahua, koinei te marama e kitea ana e tatou.

Ko te kaha o nga LED ka ahu mai i to raatau kaha ki te huri tata katoa te hiko hiko ki te marama, me te iti o te kaha e moumou ana hei wera. He painga nui tenei ki nga topuku kaakaro, ka ngaro te nui o te kaha hei wera. I tua atu, he roa ake te oranga o nga LED, he maha ake i te 25,000 ki te 50,000 haora, ka whakaritea ki te 1,000-haora te roa o nga rama rama.

Te Mahi a Semiconductors i roto i nga LED

Kei te ngakau o te hangarau LED ko te rauemi semiconductor, ko te nuinga o nga waahanga penei i te gallium, arsenic, me te ūkuikui. Ko enei rauemi he rautaki whiriwhiri me te raweke hei hanga i te tae e hiahiatia ana me te pai o te LED.

I te wa e pania ana ki nga poke, ka taea e nga rawa semiconductor te whakaatu i nga ahuatanga hiko ahurei. Mo nga LED, ka whakamahia tenei tukanga doping ki te hanga i nga momo momo-p me nga momo-n i whakahuahia i mua. Ko te kowhiringa o nga rawa semiconductor me nga huānga doping e whakatau ana i te roangaru o te LED, na reira, tona tae. Hei tauira, ko te whakakotahitanga o te gallium nitride (GaN) ka taea te whakaputa rama kikorangi, kaariki ranei, ka whakamahia te gallium arsenide (GaAs) mo nga LED whero.

Ko tetahi ahuatanga tino nui o nga rauemi semiconductor i roto i nga LED ko te kaha o te roopu roopu—te rereketanga o te kaha i waenga i te roopu valence me te roopu kawe. Ko te kaha o te bandgap e tohu ana i te tae o te rama ka tukuna. Ma te iti ake o te waahi ka puta nga roangaru roa (marama whero), engari ma te roopu roopu nui ake ka poto ake nga roangaru (he puru, he rama ultraviolet ranei). Ma te whakahaere tika i te kaha bandgap na roto i te kowhiringa rauemi me te doping, ka taea e nga kaihanga te whakaputa rama rama rereke tae atu ki te maama ma.

Ko te kaha me te mahi o nga LED ka tino whakawhirinaki ki te kounga o te rauemi semiconductor. Ko nga taonga parakore teitei me te iti o nga hapa ka pai ake te whakakotahitanga o te kohao-hiko, e arai atu ai ki te whakaputa marama me te pai ake. Ko nga ahunga whakamua i roto i nga tikanga whakangao semiconductor kua haere tonu ki te whakarei ake i te mahi me te utu o nga rama rama, e waatea ana mo te whānuitanga o nga tono.

Me pehea nga LED e whakaputa i nga tae rereke

Ko tetahi o nga ahuatanga tino whakamiharo o nga LED ko to raatau kaha ki te whakaputa i te whānuitanga o nga tae. Ko tenei kaha ka puta mai i te ahua o nga rauemi semiconductor e whakamahia ana me nga tikanga motuhake e mahia ana i roto i a raatau mahi.

Ka rite ki te korero i mua ake nei, ko te kaha bandgap o te rauemi semiconductor e whai waahi nui ana ki te whakatau i te tae o te rama kua tukuna. Ma te kowhiri i nga momo momo hikohiko me nga huānga doping, ka taea e nga kaihanga te hanga rama rama o nga momo roangaru puta noa i te hihinga ka kitea. Hei tauira:

- Nga LED Whero: I hangaia mai i nga taonga penei i te gallium arsenide (GaAs) me te konumohe gallium arsenide (AlGaAs).

- Nga LED Kakariki: Ka whakamahia te indium gallium nitride (InGaN) me te gallium phosphide (GaP).

- Nga rama puru: He mea hanga ki te gallium nitride (GaN) me te indium gallium nitride (InGaN).

I tua atu i nga rama rama kotahi-tae, ka hangaia nga rama maama ma nga huarahi rereke. Ko tetahi tikanga noa ko te whakamahi i te LED puru kua pania ki te rauemi phosphor. Ko te rama kikorangi e tukuna ana e te LED ka whakahihiko i te ūkuikui, ka puta te rama kowhai. Ko te huinga o te marama puru me te kowhai ka puta te tirohanga o te marama ma. Ko tetahi atu huarahi ko te whakakotahi i nga rama whero, matomato me te puru (RGB) ki roto i te kete kotahi, ka taea te whakahaere tika o ia tae ki te whakaputa marama ma o nga momo mahana me nga tae.

I tua atu, ko nga ahunga whakamua o te hangarau ira ira kua piki ake te kaha o te tae o nga LED. Ko nga ira quantum he matūriki semiconductor nanoscale ka taea te whakaputa marama o nga roangaru motuhake ina hikaka ana e te puna marama. Ma te whakauru i nga tohu ira ki roto i nga LED, ka taea e nga kaihanga te whakatutuki i te tika o te tae me te pai ake, ka nui ake te mohio o nga LED mo nga tono penei i nga mata whakaatu me te rama.

Nga painga o te rama rama

Kua piki te rongonui o te rama rama na te maha o nga painga mo nga hangarau rama tuku iho. Ko enei painga ko te kaha o te kaha, te roa o te oranga, te paanga o te taiao, me te whai kiko.

Pūngao Pūngao: He rongonui nga LED mo to raatau kaha kaha. Ka huri i te paheketanga o te hiko hiko ki te marama ka whakatairitea ki nga topuku kaakaro, ka pau te nuinga o te kaha hei wera. Ko tenei kakama ka whakamaoritia ki te whakaheke i te whakapaunga hiko me te whakaheke i nga pire hiko mo nga kaiwhakamahi. Hei tauira, ka taea e te rama rama te whakaputa i te nui o te rama rite ki te umanga aana ka whakamahia he hautanga o te hiko.

Te roa: Ko te roanga o te oranga o nga rama rama tetahi atu waahanga motuhake. Ahakoa te roa o te 1,000 haora te roa o nga topuku kaata me nga rama rama korikori (CFL) huri noa i te 8,000 haora, ka taea e nga rama te roa te 25,000 ki te 50,000 haora neke atu ranei. Ko tenei wa roa ka whakaiti i te maha o nga whakakapinga rama, ka waiho nga LED hei otinga rama utu-utu mo te wa roa.

Te Painga Taiao: He pai nga rama rama mo te maha o nga take. Tuatahi, karekau he taonga morearea penei i te mercury i kitea i roto i nga CFL. Tuarua, ko te kaha o te kaha o te kaha ki te whakaiti i te tukunga hau kati kati, ka whai waahi ki te whakaheke i te tapuwae waro me te paanga o te taiao. Tuatoru, ko te roa o te oranga o nga LED ka iti ake nga topuku kua makahia, ka whakaiti i te ururua hiko.

Te Maamaa: Ko nga rama rama he tino pai, ka taea te whakamahi i roto i te tini o nga tono, mai i te rama noho me te rama rama ki nga rama miihini, ahumahi, me nga rama o waho. He maha nga ahua, nga rahi, me nga tae, e whakatutuki ana i nga hiahia rereke. I tua atu, ka ngawari nga rama rama me te whakaatu i te kanapa tonu, kaore i rite ki etahi atu hangarau rama me te wa whakamahana.

Maamaa: Ko nga LED he taputapu rama-a-waa karekau he waahanga ngoikore penei i te kakawaea me te karaihe. Ma tenei mauroa ka kaha ake te atete ki nga wiri, nga wiri, me nga paanga o waho, e pai ana mo nga taiao pakari me nga tono o waho.

Te Mana Whakahaere: Ka ngawari te whakahaere i nga rama rama ma te whakamahi i nga hangarau matatau penei i te whakamarumaru, te whakatikatika tae, me nga punaha rama atamai. Ma tenei taumata whakahaere ka taea e nga kaiwhakamahi te whakarite rama kia tutuki i a raatau whakaritenga motuhake, te whakanui ake i te whakamarie me te hua.

Nga Ake me nga Innovations i roto i te Hangarau LED

I te wa e tipu haere tonu ana te hangarau LED, ko nga ahuatanga whakahihiri me nga mea hou kei te hanga i te heke mai o te rama. Ko enei ahunga whakamua ka oati kia nui ake te kakama, te whai kiko, me te whakauru ki nga hangarau hou.

Maamaa Maamaa: Ko te whakaurunga o nga rama rama me te hangarau atamai kei te huri i te huarahi o taatau taunekeneke me nga punaha rama. Ka taea te whakahaere i nga rama atamai ma nga waea atamai, nga kaiawhina reo, me nga papaaho aunoa. Ka taea e nga kaiwhakamahi te whakatika i te kanapa, te tae, me nga raarangi hei hanga i nga taiao rama whakawhaiaro. Ka tukuna ano hoki e nga punaha rama maamaa nga ahuatanga whakaora hiko, penei i nga puoro nekehanga me te rama urutau, ka whakatika i runga i te noho me nga taumata marama.

Maama-Tangata: Ko te rama-a-tangata e aro ana ki te peehi i nga tauira o te awatea hei whakanui ake i te oranga me te whai hua. Ka taea te whakarite i nga rama rama ki te huri i te pāmahana tae me te kaha puta noa i te ra, kia rite ki o tatou riipene circadian. He tino painga tenei huarahi ki nga waahi tari, nga whare hauora, me nga waahi noho, ka pa te rama ki te ahua, te moe, me te hauora katoa.

Micro-LED: Ko te hangarau Micro-LED he ahua hou e oati ana ki te huri i nga whakaaturanga me nga rama. Ko nga Micro-LED he iti, he pai, he pai ake te kanapa me te tika o te tae. Kei te tirotirohia mo nga tono i roto i nga whakaaturanga taumira teitei, nga taputapu mooni (AR), me nga otinga rama teitei.

Quantum Dot LEDs (QLEDs): Ko te hangarau ira quantum kei te whakanui ake i te mahinga tae o nga LED. Ka whakamahi nga QLED i nga ira rahi hei whakaputa i nga tae tika me te hihiko, kia pai ai mo nga whakaaturanga whakamarama teitei me nga tono rama e hiahia ana kia tika te whakaatu tae.

Te Roopuutanga: Ka noho tonu te oranga hei taraiwa matua i roto i nga mahi auaha LED. Kei te mahi nga Kairangahau ki te whakawhanake ake i nga rawa-taiao me nga tikanga whakangao hei whakaiti i te tapuwae taiao o nga LED. Kei roto i tenei ko te torotoro i te hangarau LED (OLED), e whakamahi ana i nga puhui waro hei tuku marama.

Te Whakakotahitanga Pūoko: Ka taea e nga LED me nga pūoko te kohikohi raraunga mo o raatau taiao. Ko tenei kaha ka whakatuwhera i nga waahi mo nga tono penei i nga taone maamaa, ka taea e nga rama tiriti te whakatika i te kanapa i runga i nga ahuatanga o te waka, me nga waahi ahumahi, ka taea e te rama te arotau te whakamahi hiko i runga i te noho me nga mahi.

[Whakamutunga]

Hei whakamutunga, ko te putaiao kei muri i te hangarau LED he tohu mo te mohio me te auaha o te tangata. Mai i nga maataapono taketake o te semiconductors ki te hanga i nga tae kanapa me te maha o nga painga e tukuna ana e nga LED, na tenei hangarau i huri te huarahi e whakamarama ai tatou i to tatou ao. I a tatou e titiro ana ki nga ra kei te heke mai, ka oati tonu nga ahunga whakamua i roto i te hangarau LED ka nui ake te whakahihiri, mai i nga rama maamaa ki nga otinga taumau.

Ahakoa te whakaroa i te roanga o nga punaha rama, te whakaiti i te whakapaunga o te hiko, te whakapai ake ranei i to maatau oranga ma te rama-a-tangata, ko nga LED kei mua i te hurihanga rama e kore e whakaatu he tohu o te puhoi haere.