Teholed

Yleistä


LED on puolijohde komponentti, joka säteilee valoa. Teholedeillä tarkoitetaan nimensä mukaisesti LED-komponentteja, jotka kestävät suurempia tehokuormituksia ja säteilevät siis enemmän valoa. Teholedien valotehokkuus on luokkaa 40...100 luumenia yhtä wattia kohden. Vastaava lukema hehkulampulle on noin 10lm/W, halogeenilampulle noin 15lm/W ja loisteputkelle 80...90lm/W[1] . Tehokkaissa ledeissä fotonit syntyvät p- ja n-materiaalien välissä olevan, ohutkalvoista muodostuvan aktiivikerroksen kvanttikaivoissa. Fotoni syntyy, kun aukko ja elektroni yhtyvät. Hyvin usein fotoni kuitenkin absorboituu hilarakenteeseen tuottaen hukkatehoa eli lämpöä. Ledien rakenne muistuttaa hyvin paljon diodien rakennetta (ks. Signaalidiodi).

Kuva_1.JPG
Teholed ASMT-Mx00



Valmistus


Ledien valmistus tapahtuu epitaksiaalisesti. Tämä tarkoittaa valmiille alustakiekolle tapahtuvaa kasvatusta, missä kiekko toimii "siemenenä" eli mallina kasvavalle kiderakenteelle. Kun kasvatettava materiaali ja alustakiekko ovat eri yhdisteitä, on kyseessä heteroepitaksia. Tällöin tulee ottaa huomioon näiden materiaalien hilasovitus. Nykyään käytetyin kasvatus menetelmä on CVD (Chemical Vapour Deposition). Siinä kiteytyminen saadan aikaan kemiallisesti höyryfaasista sopivissa olosuhteissa[2] . Myös muilla menetelmillä, kuten MBE (Molecular Beam Epitaxy) menetelmällä, voidaan valmistaa ledejä. Massatuotantoon CVD on kuitenkin soveltuvin tekniikka. Kun kasvatus on valmis, kiekko palastellaan pieniksi paloiksi, joihin liitetään kontaktit. Tämän jälkeen siru koteloidaan ja ledi on valmis käytettäväksi.


Materiaalit


Punaista, oranssia ja keltaista valoa emittoivien ledien puolijohdemateriaalina käytetään galliumarsenidia (GaAs). Nykytekniikalla tämä onnistuu varsin hyvin ja GaAs pohjaisia ledejä voidaan valmistaa sarjatuotantona. Sinistä ja vihreää valoa tuotettaessa käytetään galliumnitridi (GaN) pohjaisia materiaaleja. Valitettavasti galliumnitridin valmistaminen teollisesti on huomattavasti hankalampaa. Siitä ei esimerkiksi voida tuottaa suuria kiekkoja, mikä olisi tarpeen, jotta ledien hinnat saataisiin edullisimmiksi. Nykyään valkoisten teholedien perustana on sininen ledi, jonka väri muutetaan keltaisella fosforilla valkoiseksi.[3]
  1. ^ http://www.lindell.fi/?id=99Type your reference here.
  2. ^ http://fi.wikipedia.org/wiki/CVDType your reference here.
  3. ^ Prosessori tammikuu 1-2/2010