Nel mondo di oggi, si può vedere schermi LED nella maggior parte dei display moderni, come microfoni, smartphone, ecc. I professionisti nel campo dell'elettronica e della tecnologia dei display devono sapere quali tipi di materiali sono stati utilizzati nella produzione. È necessario comprendere alcune caratteristiche principali degli schermi LED che ne determinano le prestazioni e l'efficienza.
Indice dei contenuti
Componenti principali degli schermi LED
I professionisti nel settore della produzione elettronica e della tecnologia dei display devono avere una comprensione approfondita dei componenti principali degli schermi LED. Di seguito sono riportati i componenti principali:
Diodi a emissione luminosa (LED)
Le sorgenti luminose fondamentali negli schermi LED sono i LED. Quando vengono attraversati da una corrente elettrica, emettono luce e quindi è possibile vedere i colori sul display. La luminosità dello schermo, la precisione dei colori e l'efficienza energetica sono determinate dalla qualità e dall'efficienza dei LED.
Moduli LED
I LED multipli sono disposti su una scheda nei moduli LED. Questi moduli costituiscono lo schermo LED (o i blocchi costitutivi dello schermo) e possono essere ridimensionati e personalizzati in base alle dimensioni del display in cui vengono utilizzati.
Pannelli di visualizzazione
Le unità assemblate sono chiamate pannelli di visualizzazione e ospitano i moduli LED. Forniscono la struttura portante e l'involucro protettivo per i LED e gli altri componenti elettronici in dotazione. I materiali del pannello determinano le modalità di fabbricazione dello schermo in termini di durata, resistenza al calore ed estetica.
Materiali utilizzati nella produzione di schermi LED
Materiali semiconduttori nei LED
Composti a base di gallio
La chimica tipica dei LED si basa su composti del gallio come l'arseniuro di gallio (GaAs) e il nitruro di gallio (GaN). Utilizzando il GaN è possibile produrre LED blu e bianchi, mentre il GaAs viene utilizzato per i LED a infrarossi. Questi composti hanno anche proprietà di banda proibita diretta che consentono un'emissione luminosa efficiente.
Ossido di indio, gallio e zinco (IGZO)
L'ossido di indio gallio zinco (IGZO) è un vetro semiconduttore cristallino inorganico. Offre un'elevata mobilità degli elettroni a bassa corrente di dispersione, che lo rende adatto ai transistor a film sottile per le tecnologie di visualizzazione. L'IGZO contribuisce anche a migliorare la risoluzione dei display e a ridurre il consumo energetico, garantendo schermi LED più efficienti e affidabili.
Materiali di substrato
Zaffiro
La sua unicità risiede nel fatto che lo zaffiro è così comunemente utilizzato perché è molto duro e chimicamente stabile. Fornisce inoltre una struttura di supporto stabile che sostiene lo strato epitassiale. Tuttavia, la sua conduttività termica è piuttosto scarsa, il che influisce sulla dissipazione del calore nei dispositivi LED.
Carburo di silicio (SiC)
L'eccellente conducibilità termica del SiC contribuisce a migliorare la dissipazione del calore nei dispositivi LED. Inoltre, la costante reticolare dello strato epitassiale è adatta a quella del nitruro di gallio (GaN), garantendo una qualità dello strato superiore.
Silicio
Le dimensioni degli insetti richiedono un substrato economico di questo livello, ampiamente utilizzato nell'industria dei semiconduttori. Tuttavia, i difetti nello strato epitassiale dovuti al disallineamento reticolare tra silicio e GaN possono compromettere le prestazioni dei LED.
Incapsulamento e materiali delle lenti
Resine epossidiche
Per l'incapsulamento dei LED vengono utilizzate principalmente resine epossidiche, grazie alla loro eccellente adesività e maggiore trasparenza. Esse garantiscono una buona adesione al chip LED e agli altri componenti.
Materiali siliconici
L'incapsulamento dei LED richiede materiali a bassa sollecitazione con elevata resistenza ai raggi UV e all'invecchiamento, ovvero materiali siliconici. La resina siliconica ha una trasmittanza luminosa proporzionale all'intensità luminosa e all'efficienza dei dispositivi LED.
Lenti ottiche
Le lenti ottiche sono realizzate in plastica o vetro di qualità ottica e focalizzano o diffondono la luce. Le candele da parete sono importanti per regolare la distribuzione della luce e produrre l'effetto visivo desiderato.
Materiali conduttivi
Metalli per elettrodi
I materiali conduttivi sono importanti nella produzione di schermi LED per le prestazioni elettriche. L'oro e il rame sono spesso utilizzati come elettrodi per la loro eccellente conduttività. L'oro offre un'elevata affidabilità in ambienti instabili, mentre il rame è più economico. Tuttavia, il rame ha un livello di ossidazione più elevato che ne riduce la durata in determinate condizioni.
Ossidi conduttivi trasparenti
Altrettanto importanti sono gli ossidi conduttivi trasparenti (TCO). Sia l'ITO che l'FTO sono ampiamente utilizzati grazie alla loro trasparenza e conduttività. Poiché questi TCO consentono contemporaneamente l'emissione di luce e la conduttività elettrica, è possibile realizzare elettrodi trasparenti.
Materiali fosforici per la conversione del colore
Fosfori di ittrio-alluminio-granato (YAG)
Tuttavia, i fosfori YAG sono spesso utilizzati nella produzione di LED bianchi. La luce blu proveniente dal chip LED viene assorbita e viene emessa luce gialla. La luce blu rimanente, mescolata con quella gialla, crea la luce bianca. La quantità di fosforo YAG utilizzata può essere variata per modificare la temperatura di colore della luce bianca.
Punti quantici
I nanocristalli semiconduttori che emettono luce quando eccitati sono chiamati Quantum Dots. Sono utilizzati negli schermi LED per migliorare la precisione dei colori e la luminosità. Il Punti quantici emettono luce pura rossa e verde quando vengono eccitati dalla luce blu proveniente dal chip LED. Il risultato è una gamma cromatica ampliata e colori più vividi sul display.
Materiali per la dissipazione del calore
Materiali di interfaccia termica (TIM)
È possibile utilizzare materiali di interfaccia termica (TIM) per colmare gli spazi microscopici tra i componenti LED e i dissipatori di calore al fine di aumentare conducibilità termica. Esistono diverse forme, come paste, cuscinetti o nastri. La scelta del TIM più adatto garantisce un trasferimento di calore efficace, evitando il surriscaldamento e possibili danni allo schermo LED.
Dissipatori di calore
I dissipatori di calore sono progettati per assorbire e dissipare il calore dei componenti LED. L'alluminio, il rame e alcuni altri materiali hanno un'ottima conduttività termica. I dissipatori di calore aumentano la superficie del LED, aiutando a trasferire il calore lontano dal LED fino al punto in cui la temperatura raggiunge il livello ottimale per un uso continuativo e la durata del display LED viene prolungata.
Materiali protettivi e strutturali
Materiali di incapsulamento
Le resine siliconiche ed epossidiche sono i principali materiali di incapsulamento che è possibile utilizzare per i chip LED. Il silicone ha una buona stabilità termica e resistenza all'umidità per i LED ad alta potenza. Un tipo di resina epossidica che offre una buona adesione e un buon rapporto economico è comunemente utilizzato nell'illuminazione LED per esterni.
Alloggiamenti e telai
È possibile utilizzare leghe di alluminio principalmente per alloggiamenti e telai grazie alla loro leggerezza e alle loro proprietà uniche. Questi materiali costituiscono una struttura eccellente per i display a LED: sicura ed esteticamente gradevole. La scelta del materiale è di fondamentale importanza per ottenere le massime prestazioni e la massima durata degli schermi a LED.
Materiali perovskiti
Grazie alle eccellenti proprietà di emissione luminosa dei materiali perovskiti, questi risultano interessanti e utili nello sviluppo di schermi LED. L'elevata purezza cromatica e l'efficienza di tali materiali consentono il loro utilizzo in tecnologie di visualizzazione avanzate. Queste soluzioni sono facilmente lavorabili e consentono di utilizzarle con metodi di produzione semplici ed economici. I LED a base di perovskite (PeLED) hanno attirato l'attenzione dei ricercatori che ne stanno esaminando le applicazioni nei display, nei sensori e nell'illuminazione.
Il bandgap sintonizzabile delle perovskiti consente la visualizzazione di colori vivaci e un'elevata luminosità. Sono in corso ricerche volte a migliorare la stabilità e le prestazioni dei materiali perovskiti e a inserirli in applicazioni commerciali.
Materiali bidimensionali
I nuovi materiali 2D, tra cui il grafene e i TMD, hanno rivoluzionato la produzione degli schermi LED. Grazie alle loro proprietà uniche, è possibile realizzare display ultrasottili, flessibili ed efficienti. Ad esempio, sono stati sviluppati micro LED basati su materiali 2D in grado di raggiungere un'elevata densità di pixel e dimensioni ridotte. Questi progressi consentono quindi la produzione di schermi LED leggeri e resistenti con prestazioni e un'esperienza utente migliori. Ciò segna un passo molto significativo nell'innovazione dei display con l'integrazione dei materiali 2D nella tecnologia LED.
Domande frequenti
In che modo i materiali di interfaccia termica e i dissipatori di calore contribuiscono alla longevità e all'efficienza dei display a LED?
Le apparecchiature per la gestione del calore (dissipatori di calore, materiali di interfaccia termica (TIM), tubi di calore, ecc.) sono importanti nei display a LED. Il trasferimento di calore può essere migliorato dai TIM riempiendo gli spazi microscopici tra i componenti. La giunzione LED funziona spesso in un ambiente con dissipatore di calore in cui il calore viene assorbito e disperso dalla giunzione LED.
In che modo i MicroLED differiscono dai LED tradizionali in termini di materiali e prestazioni?
I MicroLED sono LED microscopici che emettono luce direttamente, quindi non è necessaria alcuna retroilluminazione. Solitamente sono realizzati con materiali inorganici come il nitruro di gallio (GaN), poiché tali materiali hanno una luminosità e un'efficienza superiori rispetto ai materiali organici utilizzati nei LED tradizionali. Questa composizione garantisce una maggiore durata e una riduzione del burn-in dello schermo.
Conclusione
Per i professionisti dell'elettronica e della tecnologia dei display, è importante comprendere quale approccio sia necessario per produrre schermi LED. Ogni componente svolge un ruolo importante nel contribuire alle prestazioni, all'efficienza e alla sostenibilità dello schermo. Se state cercando uno schermo LED di alta qualità, prendete in considerazione Ivanled. Contattaci subito poiché disponiamo di un'ampia gamma di prodotti in grado di soddisfare le vostre esigenze.
