Apa yang menyebabkan sebuahDIPIMPINmenjadi biru?
Penerangan, layar, dan perangkat elektronik modern telah sepenuhnya diubah oleh-Dioda Pemancar Cahaya (LED), yang memberikan efisiensi energi, masa pakai yang lebih lama, dan keserbagunaan yang tidak dapat ditandingi oleh lampu pijar atau lampu neon konvensional. Cahaya biru telah muncul sebagai salah satu warna paling umum yang dihasilkan oleh LED, dan menerangi segala hal mulai dari lampu depan LED, layar ponsel cerdas, hingga peralatan medis. Namun, apa sebenarnya yang memicu cahaya biru yang dipancarkan LED? Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatannya, keputusan teknis yang disengaja, dan fisika dasar pengoperasian LED, semuanya memegang kunci solusinya. Untuk memahami fenomena ini, pertama-tama kita harus membedah-proses LED yang menghasilkan cahaya dan kemudian melihat elemen tertentu yang menyebabkan keluarannya condong ke arah bagian biru dari spektrum elektromagnetik.
Pada dasarnya, LED adalah perangkat semikonduktor yang menggunakan proses yang disebut electroluminescence untuk menghasilkan cahaya. LED menghasilkan cahaya ketika elektron dan "lubang" (pembawa muatan positif) bergabung kembali dalam bahan semikonduktor, berbeda dengan lampu pijar, yang menghasilkan cahaya dengan memanaskan filamen-sebuah proses boros yang kehilangan sebagian besar energi sebagai panas. Beginilah cara kerjanya: Elektron dari semikonduktor "tipe-n-yang bermuatan negatif melintasi sambungan ke semikonduktor "tipe-p-yang bermuatan positif" ketika arus listrik dialirkan ke LED. Elektron ini melepaskan energi dalam bentuk foton, atau partikel cahaya, ketika mereka menumbuk dan mengisi lubang pada material tipe p-. Energi celah pita semikonduktor menentukan rona cahaya ini; semakin besar celah pita (perbedaan energi antara pita valensi semikonduktor yang mengandung lubang dan pita konduksi yang mengandung elektron), semakin pendek panjang gelombang cahaya yang dilepaskan. LED yang menghasilkan cahaya biru memerlukan semikonduktor dengan celah pita yang relatif lebar karena cahaya biru memiliki panjang gelombang yang pendek (450–495 nanometer). Faktor utama dan terpenting yang mempengaruhi emisi cahaya biru adalah atribut material ini.
Penciptaan semikonduktor berdasarkan galium nitrida (GaN) dan paduan terkait, termasuk indium galium nitrida (InGaN), merupakan kemajuan besar dalam teknologi LED biru, yang diakui dengan Hadiah Nobel Fisika tahun 2014. Karena bahan semikonduktor pada umumnya (seperti galium arsenida, yang digunakan untuk LED merah dan hijau) memiliki celah pita yang terlalu kecil untuk menghasilkan cahaya biru dengan panjang gelombang pendek, para ilmuwan mengalami kesulitan untuk mengembangkan cahaya biru yang efektifLED birusebelum tahun 1990an. Di sisi lain, GaN memiliki celah pita lebar sekitar 3,4 elektron volt (eV), yang merupakan energi yang dibutuhkan untuk memancarkan sinar ultraviolet (UV). Insinyur dapat menurunkan kesenjangan pita dengan memasukkan sejumlah kecil indium ke dalam GaN untuk menciptakan InGaN. Ini menggeser cahaya keluaran dari ultraviolet ke biru dengan menurunkan energi celah pita. Misalnya, cahaya dengan panjang gelombang sekitar 450 nm dipancarkan oleh semikonduktor InGaN dengan celah pita sekitar 2,7 eV, sehingga ideal untuk penerangan biru cemerlang. Karena InGaN dapat dipadukan untuk menyesuaikan celah pita, bahan ini telah menjadi bahan standar untuk LED biru. LED biru (dan LED putih yang bergantung padanya) tidak akan mungkin terjadi tanpa semikonduktor berbasis GaN.
Struktur sumur kuantum LED adalah komponen penting lainnya yang memungkinkan produksi cahaya biru. Lapisan semikonduktor tipis (biasanya InGaN) yang ditempatkan di antara dua lapisan semikonduktor lain yang lebih tebal (biasanya GaN itu sendiri) disebut sumur kuantum. Elektron dan lubang di dalam lapisan InGaN dibatasi, atau "terjebak", sedemikian rupa sehingga mengubah tingkat energinya karena lapisan tersebut sangat tipis-biasanya tebalnya hanya beberapa nanometer. Efisiensi LED ditingkatkan dengan pengekangan ini, yang meningkatkan kemungkinan elektron dan lubang akan bergabung kembali dan menghasilkan foton. Ketebalan dan komposisi sumur kuantum diatur secara cermat untuk LED biru; sumur yang lebih sempit atau konsentrasi indium yang lebih besar dapat-menyesuaikan panjang gelombang emisi ke kisaran biru yang diperlukan. Misalnya, cahaya dapat bergeser hingga 470 nm dari sumur kuantum InGaN setebal 3-nanometer-dengan kandungan indium 20% dan 460 nm dari sumur 5-nanometer dengan 15% indium. LED biru cukup terang untuk aplikasi praktis, seperti lampu sorot LED berdaya tinggi dan lampu indikator pada elektronik, berkat kemampuan sumur kuantum untuk mengurangi rekombinasi non-radiasi, yaitu hilangnya energi dalam bentuk panas, bukan cahaya.
Cahaya biru juga dapat disebabkan oleh LED yang tidak terduga, terutama LED putih, meskipun banyak LED yang dibuat khusus untuk menciptakannya. Mayoritas LED putih menggunakan teknik "konversi fosfor", yaitu chip LED biru dilapisi dengan bahan fosfor kuning (biasanya cerium-doped yttrium aluminium garnet, atau YAG:Ce), karena cahaya putih tidak dapat dihasilkan secara langsung oleh semikonduktor tunggal (karena memerlukan campuran panjang gelombang di seluruh spektrum tampak). Sebagian cahaya biru dari LED diserap dan dipancarkan kembali sebagai cahaya kuning ketika mengenai fosfor. Bagi pandangan manusia, sisa cahaya biru tampak sebagai cahaya putih karena menyatu dengan cahaya kuning. Namun, tidak semua cahaya biru berubah jika lapisan fosfor tidak rata, terlalu tipis, atau berkualitas rendah. Hal ini dapat menghasilkan cahaya "putih sejuk" atau "-berwarna biru", yang umumnya tidak mahalLampu LEDatau perlengkapan lama dengan fosfor yang rusak seiring waktu. Karena cahaya biru mempengaruhi produksi melatonin, cahaya biru yang berlebihan dari LED putih terkadang dapat menyebabkan ketegangan mata atau mengganggu ritme sirkadian. Hal ini menekankan pentingnya desain fosfor yang tepat. Cahaya biru yang tidak terduga ini disebabkan oleh integrasi fosfor yang buruk dan bukan karena cacat pada fungsi dasar LED.
Meskipun hal-hal tersebut tidak "menyebabkan" LED menghasilkan cahaya biru, kondisi lingkungan juga dapat memengaruhi seberapa kuat atau bagaimana LED memancarkan cahaya biru. Celah pita semikonduktor dapat melebar secara signifikan saat LED memanas (masalah umum pada aplikasi-daya tinggi), sehingga menggerakkan panjang gelombang emisi ke arah ujung merah spektrum. Ini adalah salah satu contoh bagaimana suhu mempengaruhi kinerja LED. Hal ini dapat mengakibatkan sedikit perubahan pada panjang gelombangLED birudari 450 nm hingga 455 nm, yang hampir tidak terlihat dengan mata telanjang tetapi dapat diukur dengan instrumen. Di sisi lain, beberapa LED-berperforma tinggi (seperti yang terdapat pada proyektor) memiliki sistem pendingin karena menjalankannya pada suhu yang lebih rendah dapat meningkatkan efisiensi dan keluaran cahaya biru. Kepadatan arus adalah pertimbangan lain. Meskipun kecerahan LED biru dapat ditingkatkan dengan menaikkan arus listriknya, arus yang berlebihan dapat mengakibatkan "efisiensi menurun", atau penurunan keluaran cahaya per unit arus. Arus berlebih dalam situasi ekstrem dapat merusak struktur sumur kuantum, mengakibatkan kegagalan total atau perubahan warna permanen yang mencakup peningkatan emisi cahaya biru. Meskipun kondisi eksternal ini dapat mengubah kinerja LED seiring berjalannya waktu, kondisi tersebut tidak mengubah kapasitas intrinsik LED untuk menghasilkan cahaya biru.
Kesimpulannya, tiga penyebab utama emisi cahaya biru dari LED adalah energi celah pita bahan semikonduktor, penerapan paduan berbasis GaN-(seperti InGaN) yang memungkinkan cahaya dengan panjang gelombang pendek, dan struktur sumur kuantum yang meningkatkan efisiensi dan menyesuaikan panjang gelombang emisi. Meskipun cahaya biru yang tidak diinginkan (seperti pada LED putih tertentu) disebabkan oleh masalah terkait fosfor, LED biru yang dirancang secara sengaja menggunakan prinsip serupa untuk menghasilkan cahaya biru yang cemerlang dan efisien untuk aplikasi tertentu. Meski dapat berdampak pada performa, kondisi lingkungan seperti suhu dan arus tidak mengubah mekanisme dasar emisi cahaya biru. Mengetahui alasan-alasan ini tidak hanya memperjelas keberadaanLED birunamun juga menarik perhatian pada kemajuan teknik yang memungkinkan hal tersebut, kemajuan yang masih mendorong majunya pencahayaan, tampilan, dan energi terbarukan. Para peneliti sedang mencari bahan baru (seperti aluminium galium nitrida untuk menghasilkan sinar biru atau UV yang lebih pekat) dan merancang untuk meningkatkan efisiensiLED biruseiring kemajuan teknologi LED. Hal ini dapat mengarah pada penerapan baru dalam terapi medis, pemurnian air, dan-tampilan generasi berikutnya.
FAQ
Q1. Bagaimana Saya Bisa Mendapatkan Sampel Ini?
A1: Hai, mudah untuk ini. Berikan saya alamat Anda dan beri tahu saya barang mana yang Anda butuhkan, kami akan mengatur pengirimannya kepada Anda melalui DHL atau FedEx.
Q2: Bagaimana Dengan Kualitas Anda?
A2: Semua bahan baku dengan kualitas terbaik untuk memastikan kecerahan tinggi dan kecerahan yang cukup.
Q3: Bagaimana dengan Waktu Pimpin?
A3: Sampel membutuhkan 3-5 hari, waktu produksi massal membutuhkan 25-40 hari setelah menerima deposit
Shenzhen Benwei Pencahayaan Technology Co, Ltd
Telepon: +86 0755 27186329
Seluler(+86)18673599565
Whatsapp :19113306783
E-mail:bwzm15@benweilighting.com
Skype:benweilight88
Web: www.benweilight.com
