Als de meest milieuvriendelijke en efficiënte verlichtingskeuze die momenteel op de markt is, worden LED-lampen (light-emitting diode) steeds populairder. Elektroluminescentie, het mechanisme waarmee elk materiaal licht uitzendt wanneer er een elektrische stroom doorheen stroomt, is de manier waarop dit soort verlichting licht genereert. De geavanceerde materialen en technologie die worden gebruikt bij de productie van LED-lampen zorgen voor hun efficiëntie en lange levensduur. De materialen die worden gebruikt om LED-lampen te maken, worden in dit artikel besproken, samen met hoe ze bijdragen aan de vele voordelen die LED's hebben ten opzichte van conventionele verlichtingsoplossingen.
Halfgeleiders
Het idee van een halfgeleider en hoe deze zich verhoudt tot elektrische stroom vormt de basis van LED-verlichting. Een halfgeleider, een stof die onder bepaalde omstandigheden elektriciteit kan geleiden, dient als basismateriaal voor een LED. Silicium is het meest gebruikte halfgeleidertype in LED-lampen vanwege het elektrische gedrag, dat voorspelbaar en gecontroleerd is. De elektronen en positieve gaten van de halfgeleider verenigen zich om een stabiele toestand te creëren wanneer een voorwaartse spanning wordt geleverd. Daarbij komen fotonen vrij, het licht dat de LED uitstraalt.
Materialen voor doping
Doping is het proces waarbij elementen aan een pure siliciumbasis worden toegevoegd om een halfgeleider te genereren die licht uitstraalt. Doping is de techniek om het elektrische gedrag van puur silicium te veranderen door onzuiverheden te introduceren. De twee soorten onzuiverheden die gewoonlijk in de pure siliciumbasis worden geïntroduceerd, zijn het P-type en het N-type.
Er is een overmaat aan positieve lading in doteringsmaterialen van het P-type en een overmaat aan negatieve lading in doteringsmaterialen van het N-type. Deze dopingstoffen helpen bij het omzetten van de halfgeleider in het hoofdbestanddeel van de LED, een diode. De techniek van dopingextractie is essentieel voor de productie van LED's. Om de LED effectief en duurzaam te laten zijn, moet de dopingmateriaalverhouding precies perfect zijn.
Nitride van gallium
Een andere stof die vaak wordt gebruikt bij de productie van LED-lampen is galliumnitride. Vanwege het hoge smeltpunt kan dit materiaal worden gebruikt bij hoge temperaturen. Dankzij deze eigenschap van galliumnitride kunnen LED's effectiever helderder licht produceren dan conventionele lichtbronnen.
Vanwege zijn gunstige eigenschappen wordt galliumnitride vaak gebruikt als siliciumvervanger bij de productie van LED's. Vanwege het unieke karakter van de fotonen die vrijkomen, kunnen LED's een verscheidenheid aan gekleurde lichten genereren. De kleur van het gegenereerde licht wordt bepaald door de golflengte van deze fotonen, die doorgaans tussen de 400 en 800 nm ligt. Dit is een van de factoren die bijdragen aan de verscheidenheid aan kleuren die beschikbaar zijn in LED-verlichting.
De fosforen
Om de juiste tint licht te creëren die wordt uitgestraald, zijn fosforen een essentieel onderdeel van het LED-productieproces. Fosforen zijn een soort stof die een bepaalde golflengte van zichtbaar licht produceert en tegelijkertijd een bepaalde golflengte van licht absorbeert, vaak blauw of ultraviolet. LED's kunnen een breed scala aan kleuren produceren door verschillende soorten fosforen te combineren met het halfgeleidermateriaal.
Fosforconversie is de techniek waarbij de fosforen van de LED worden toegevoegd om wit licht te helpen produceren. Bij deze procedure wordt een blauwe LED behandeld met een gele fosfor. Het blauwe licht van de LED wordt geabsorbeerd en opnieuw uitgezonden als geel licht nadat het door de fosfor is gegaan. De meeste LED-lampen kunnen wit licht produceren, omdat blauw en geel licht samen wit licht creëren. Hierdoor is LED-verlichting een flexibele keuze die in veel instellingen kan worden gebruikt om verschillende effecten te creëren.
Materialen voor substraten
Een ander cruciaal onderdeel van LED-verlichting is het substraatmateriaal. De basis waarop halfgeleiderelementen zoals galliumnitride worden geproduceerd, staat bekend als de substraatlaag. Siliciumcarbide of aluminiumoxide, die een goede thermische geleidbaarheid hebben en bestand zijn tegen toepassingen bij hoge temperaturen, worden vaak als substraatmateriaal gebruikt.
Het substraatmateriaal is essentieel voor het vermogen van de LED's om hun temperatuur te reguleren. Door warmte uit de halfgeleidercomponenten van de LED te verwijderen, helpt het bij het koelproces. Dit heeft een grote invloed op hoe lang het LED-licht meegaat. De levensduur van de LED-lamp kan worden verlengd door te werken op een ideale temperatuur, waarvoor een zorgvuldig gecontroleerde thermische omgeving vereist is.
Samengevat
Vergeleken met conventionele gloeilampen en fluorescentielampen gaan LED-lampen langer mee, creëren ze helderder licht en verbruiken ze minder elektriciteit. De materialen die worden gebruikt bij de productie van LED-technologie zijn verantwoordelijk voor de opmerkelijke prestaties van LED-lampen. Galliumnitride, fosforen, halfgeleidermaterialen, dopingmaterialen en substraatmaterialen zijn allemaal belangrijk bij het produceren van effectief en duurzaam licht. LED-verlichting neemt snel het voortouw in de huidige markt vanwege de groeiende vraag naar milieuvriendelijke en energiezuinige verlichtingskeuzes. De vele voordelen van LED-lampen zijn te danken aan de gebruikte materialen, waardoor ze een uitstekende optie zijn voor een verscheidenheid aan verlichtingstoepassingen.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/dc-led-lighting/led-t8-tube-light-flicker-free-20w.html
