При проектировании светодиодного трекового светильника необходимо учитывать несколько особенностей, поскольку он является одновременно электронным и оптическим устройством. Желательные оптические свойства, такие как цвет, яркость и эффективность, должны быть оптимизированы без необоснованного электрического или физического дизайна. На эти свойства влияют размер диода, точные полупроводниковые материалы, используемые для его изготовления, толщина диодных слоев, а также тип и количество примесей, используемых для «легирования» полупроводника.
Сначала изготавливается полупроводниковая пластина. Конкретный состав материала – GaAs, GaP или что-то среднее – определяется цветом производимого светодиода. Кристаллический полупроводник выращивают в высокотемпературной камере высокого давления. Галлий, мышьяк и / или фосфор очищаются и смешиваются вместе в камере. Тепло и давление разжижают и сжимают компоненты вместе, так что они превращаются в раствор. Чтобы они не попали в газ под давлением в камере, их часто покрывают слоем жидкого оксида бора, который изолирует их, так что они должны «слипаться». Это известно как жидкостная инкапсуляция или метод выращивания кристаллов Чохральского. После того, как элементы смешаны в однородном растворе, стержень погружается в раствор и медленно вытаскивается. Раствор охлаждается и кристаллизуется на конце стержня, когда его поднимают из камеры, образуя длинный цилиндрический кристаллический слиток (или булю) GaAs, GaP или GaAsP.
Затем були нарезают на очень тонкие полупроводниковые пластины толщиной примерно 10 мил или толщиной примерно с мешок для мусора. Пластины полируются до тех пор, пока поверхности не станут очень гладкими, чтобы они легко могли принять на свою поверхность больше слоев полупроводника. Принцип аналогичен шлифованию стола перед покраской. Каждая пластина должна представлять собой монокристалл материала однородного состава. К сожалению, иногда в кристаллах могут быть дефекты, из-за которых светодиод плохо работает. Думайте о недостатках как о несмешанных кусочках цветов или сахара, взвешенных в пироге во время выпечки. Дефекты также могут возникать в результате процесса полировки; такие недостатки также снижают производительность устройства. Чем больше дефектов, тем меньше пластина ведет себя как монокристалл; без регулярной кристаллической структуры материал не будет работать как полупроводник.
Затем пластины подвергаются строгой химической и ультразвуковой очистке с использованием различных растворителей. Этот процесс удаляет грязь, пыль или органические вещества, которые могли осесть на полированной поверхности пластины. Чем чище обработка, тем лучше будет светодиод и соответственно светодиодный трековый светильник.