Đèn LED được tạo ra như thế nào và chúng được làm bằng gì?

Theo định nghĩa, LED đề cập đến diode phát sáng, có nghĩa là chúng được tạo thành từ các điốt nhỏ được tạo ra từ vật liệu bán dẫn

Đèn LED đã xuất hiện từ những năm 60 và kể từ đó đã trở nên phổ biến nhờ khả năng chi trả được tăng lên chi phí giảm xuống và sử dụng năng lượng hiệu quả.

Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào đèn LED được tạo ra? Và vật liệu gì làm nên chúng? Hãy cùng với tôi khi chúng ta cùng đi qua hành trình về Điốt phát sáng, hay gọi tắt là đèn LED, các vật liệu liên quan đến việc tạo ra chúng và các quy trình phức tạp mà chúng trải qua để tạo ra ánh sáng tiết kiệm năng lượng nhất trên thị trường!

Đèn LED và đèn truyền thống (Sự khác biệt là gì?)

Đèn LED, đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang tạo ra ánh sáng theo những cách khác nhau, có nghĩa là chúng khác nhau về thiết kế và chế độ hoạt động.

Đèn truyền thống tạo ra ánh sáng bằng cách truyền dòng điện qua dây cho đến khi dây đủ nóng để phát ra ánh sáng. Trong đèn LED, mọi thứ không đơn giản như vậy.

Đèn LED tạo ra ánh sáng bằng cách truyền dòng điện qua chất bán dẫn, dẫn đến ánh sáng phát ra ít nhiệt hơn và tiết kiệm năng lượng.

Vật liệu LED: đèn LED được làm bằng gì?

Theo định nghĩa, LED đề cập đến diode phát sáng, có nghĩa là chúng được tạo thành từ các điốt nhỏ được tạo ra từ vật liệu bán dẫn. Bí quyết là có các mức electron khác nhau trong mỗi lớp diode, vì vậy một lớp có thể đã cạn kiệt các electron trong khi lớp kia sẽ có các electron dư thừa.

Sự mất cân bằng về mức electron trên các lớp của một diode cho phép chúng di chuyển giữa các lớp theo cách tạo ra ánh sáng, còn được gọi là kích thích điện tử được mô tả bằng hình bên dưới

Chất bán dẫn được sử dụng trong đèn LED được tạo thành từ các vật liệu tinh thể đòi hỏi tạp chất để đóng vai trò là chất dẫn điện.

Ở giai đoạn sau của sản xuất, các tạp chất được thảo luận trước đó được đề cập đến

Sự hiện diện của tạp chất giúp tăng cường giá trị của diode, trong một quá trình được gọi là Doping. Doping rất cần thiết trong sản xuất đèn LED. Các tạp chất phổ biến nhất được thêm vào là kẽm và nitơ.

Sau khi thêm tạp chất, giai đoạn cuối cùng là tích hợp các dây dẫn cho phép dòng điện chạy qua chất bán dẫn. Các hợp chất vàng và bạc thường được sử dụng trong dây LED do khả năng chịu nhiệt cao trong khi được hàn. Sau đó, điốt được bọc trong một vật liệu nhựa trong suốt, làm cho chúng bền hơn bóng đèn truyền thống.

Giai đoạn thiết kế

Thiết kế của đèn LED bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các yếu tố như kích thước của diode, vật liệu bán dẫn được sử dụng, các loại tạp chất được thêm vào và độ dày của các lớp diode. Nhiệt độ màu và độ sáng đều được xác định trước trước khi quá trình sản xuất thực tế bắt đầu. Và đó cũng là lý do mà ta không thể can thiệp dễ dàng vào việc đổi màu bóng LED ( mà tôi sẽ giải thích rõ hơn ở các bài viết tiếp theo)

Sản xuất: Đèn LED được tạo ra như thế nào

Quá trình sản xuất đèn LED là một quy trình tinh tế. Nó bắt đầu với việc chuẩn bị các vật liệu bán dẫn hoặc tấm wafer. Một tấm wafer điển hình được làm từ silicon cực kỳ tinh khiết, được phát triển thành các thỏi hình trụ đơn tinh thể (hình tròn) có đường kính lên tới 300 mm (nhỏ hơn 12 inch) bằng quy trình Czochralski. Những thỏi này sau đó được cắt thành các tấm mỏng khoảng 0,75 mm và được đánh bóng để có được bề mặt rất đều và phẳng. 

Như đã nói trước đó, việc sản xuất bắt đầu với một tấm bán dẫn, vào thời điểm tấm wafer đã được chuẩn bị, nó sau đó được "trồng" trong một buồng nhiệt độ cao, áp suất cao.

Sau quá trình chưng cất, các nguyên tố như phốt pho, asen và gallium được tinh chế và đưa vào buồng, giúp hóa lỏng nồng độ. Khi quá trình trộn hoàn tất, một thanh được đặt trong dung dịch và từ từ kéo ra.

Ý tưởng là để có được 1 thanh kết tinh, tạo thành một thỏi hình trụ dài.

Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn cắt lát, ở đây vật liệu từ quá trình trước được cắt thành các tấm silicon, sau đó chà nhám cho đến khi bề mặt nhẵn. Sau khi chà nhám, tấm silicon mịn sau đó được nhúng vào dung dịch loại bỏ bụi, vật liệu hữu cơ và bụi bẩn.

Tiếp theo, các lớp bán dẫn bổ sung được thêm vào tấm wafer, cũng giới thiệu tạp chất hoặc dopents.

Tiếp theo, các tiếp điểm kim loại được đặt trên dây dẫn, vị trí sẽ tính đến việc diode sẽ được sử dụng riêng lẻ hay với những thứ khác

Cuối cùng, điốt cần được cấp nguồn, ở giai đoạn này dây được gắn vào và điốt được bọc trong một vật liệu giống như thủy tinh. Đó là cách đèn LED được tạo ra!

Nguồn: ledlightscentral.com