LED filamenty, was: Rozborka uspornej ziarovky

Jan Waclawek konfera na efton.sk
Středa Únor 4 18:39:58 CET 2015


No, vezmime taky zjednoduseny pohlad na LED, za predpokladu, ze si pamatate
zaklady z teorie polovodicov: elektron normalne sedi vo vodivostnom pasme,
a potrebujeme ho nasledkom toho prilozeneho napatia "prestrelit" cez
zakazane pasmo, aby si chvilu posedel vo valencnom pasme, a potom
prilezitostne spadol spat do vodivostneho pasma, pricom prebytocnu energiu
vyziari vo forme fotonu. Z toho vyplyva, ze ten polovodic aktivnej
(svietiacej) vrstvy musi mat Eg najmenej rovne energii vyziareneho fotonu,
co pre modru povedzme 450nm je cca 2.8eV. To "prestrelenie" sa deje prave
cez PN priechod a energia udelena elektronu je prave dana Vf (toto by pre
pochopenie chcelo nakreslit alebo si pozriet v nejakej lepsej
polovodicovej knizke, a nie je to uplne presne takto priamo, ale pre hrube
pocty to sedi). To Vf je dane nielen materialom (a u tych modrych LED asi
vzdy ide o hetero-priechod, vzdy su tam najmenej dva rozne materialy - to,
co sa udava vo farebnych katalogoch, to netreba brat ako smerodajne, aj
tak velakrat sa udava len material substratu, co suvisi s materialmi v
aktivnej zone len nepriamo), ale aj urovnami dotacie, presnymi vzajomnymi
polohami jednotlivych energetickych pasiem (co je okrem ineho dane typom
dotacie) atd., znova to nie je nic priamociare. Nasledok je, ze Vf*e musi
byt vyssie ako Eg, a zvysnu energiu elektron straca "narazmi do mriezky"
-> premenou na teplo.

Takze ano, ak je vysoke Vf, urcite sa cast energie "strati" do tepla. Ale
neznamena to, ze ak sa podari najst strukturu s nizsim Vf, tak mame
automaticky vyhrate - ta struktura moze mat blbu tzv. injekcnu ucinnost,
napriklad elektrony nebudu mat ochotu pri danom Vf prechadzat "balisticky"
do aktivnej zony alebo naopak nebudu mat ochotu sa zachytit v aktivnej
zone a preletia za nu; alebo v aktivnej zone bude vacsia miera neziarivych
rekombinacii napr. cez primesove stavy (tzv. rekombinacna ucinnost), alebo
pomery optickych indexov lomov budu nepriaznive a fotony sa nebudu vediet
dostat z aktivnej vrstvy von z cipu, do luminoforu (aj toto ma meno ale
som zabudol - zeby opticka ucinnost?), apod. 

Dalej, cesta k nizsiemu Vf moze viest aj cez nizsiu pozadovanu energiu
fotonu, trebars ak sa uspokojime s 500nm, co uz lize hranicu zelenej,
energia fotonu je cca 2.5eV. Na to vsak je naviazany luminofor - existuje
tymto fotonom vybuditelny dostatocne ucinny luminofor s prijatelnym
spektrom, a ak ano, co vsetko si vyzaduje a ake su vsetky vedlajsie efekty?

Plus toto je len zaklad, este z toho treba vyrobit cip, nakontaktovat ho,
napatlat luminoforom a zapuzdrit. Nic z toho nie je trivialne. Aj v tej
zakladnej strukture aj v tom spracovani je spusta faktorov typu cena
materialov, vyvojove naklady, kapitalova narocnost, technologicka
narocnost, vytaznost, spolahlivost atd., co z toho moze spravit teoreticky
ucinnejsi, ale v praxi nevyrobitelny a nepredatelny produkt. A moze
pokojne vyjst aj taka kombinacia, ze Vf je nizsie ale ucinnost tiez, lenze
je to vo vysledku cele lacnejsie, co moze byt v danom konkretnom pripade
rozhodujuci faktor.

Podciarknute a zhrnute: ak CREE uvedie, ze jedna LED ma vyssie Vf a nizzsiu
ucinnost a druha LED nizsie Vf a vyssiu ucinnost, tak to s najvacsou
pravdepodobnostou pre dane dve LED tak je; ale ak MingHong predava dva
druhy LED s roznymi Vf s dokumentaciou obvyklou pre MingHong (t.j.
ziadnou), tak z toho Vf sa na ucinnost nijako neda usudit.

wek





>Primocare to mozna neni, ale kdyz jsem se pred casem rochnil v ds
>CREE, tak ty novejsi typy, s vetsi ucinnosti mely nizsi Uf.
>
>S pozdravem Pavel
>  mailto:gatilo + zavinac + centrum.cz
>
>--
>Jan Waclawek napsal:
>
>> Hm, tak to podla mna nie je take priamociare, aby sa to dalo takto
>> jednoducho tvrdit.
>
>> wek
>
>
>
>
>>>Prakticky z toho plyne, ?e doty?n? LEDky maj? vy??? ??innost, ne? ty 
>>>oby?ejn? s 3,2 V.
>>>
>>>
>>>Od: Jan Waclawek konfera at efton.sk(mailto:konfera at efton.sk)
>>>
>>>"Svetlozlta LED neexistuje. Vsetky biele - teple ci studene - su vzdy modra
>>>LED zapatlane luminoforom.
>>>
>>>Ale zase modru ide urobit roznymi sposobmi, na GaN alebo SiC, pripadne
>>>inych exotickych substratoch; od celej struktury potom zavisi to Vf. Podla
>>>wikipedie
>>>http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Colors_and_materials je
>>>to cca 2.48V az 3.7V.
>>>
>>>----- Original Message ---------------
>>>>Hmmm....to je na b?lou LED docela m?lo. ?e by to sp?? byla n?jak? hodn? 
>>>>sv?tle ?lut?, nebo se st??d? b?l? se ?lutou?
>>>>
>>>>> Je?t? odpov?m na dotaz.
>>>>> Je jich tam 28. Nap?t? cca 78V, tedy 2,78 V na ledku.
>>>>> Martin Hanek
>>>>>
>>>>> Dne 30.1.2015 v 15:46 gatilo napsal(a):
>>>>>> Kolik ledek vlastne v tom filamentu je ?"=



Další informace o konferenci Hw-list