Principiul luminii LED

LED (diodă emițătoare de lumină)este un dispozitiv semiconductor în stare solidă care poate converti energia electrică în lumină vizibilă. Poate transforma direct electricitatea în lumină. Inima LED-ului este un cip semiconductor. Un capăt al cipului este atașat la un suport, un capăt este electrodul negativ, iar celălalt capăt este conectat la electrodul pozitiv al sursei de alimentare, astfel încât întregul cip este încapsulat în rășină epoxidice.

Placa semiconductoare este compusă din două părți. O parte este un semiconductor de tip P, în care domină găurile, iar celălalt capăt este un semiconductor de tip N, unde electronii sunt prezenți în principal. Dar atunci când acești doi semiconductori sunt conectați, între ele se formează o joncțiune P-N. Când curentul acționează asupra plachetei prin fir, electronii vor fi împinși în regiunea P, unde electronii se vor recombina cu găuri, iar apoi energie va fi emisă sub formă de fotoni. Acesta este principiul emiterii luminii LED. Lungimea de undă a luminii, adică culoarea luminii, este determinată de materialul care formează joncțiunea P-N.

LED-ul poate emite direct lumină roșie, galbenă, albastră, verde, cyan, portocalie, violet și albă.

Inițial, LED-urile au fost folosite ca surse de lumină indicatoare pentru instrumente. Mai târziu, LED-urile de diferite culori de lumină au fost utilizate pe scară largă în semafoare și ecrane de afișare cu suprafață mare, producând beneficii economice și sociale bune. Luați ca exemplu un semafor roșu de 12 inchi. În Statele Unite, o lampă cu incandescență de 140 de wați, cu durată lungă de viață, cu eficiență vizuală scăzută, este folosită ca sursă de lumină, care produce 2.000 de lumeni de lumină albă. După trecerea prin filtrul roșu, 90% din lumină se pierde, lăsând doar 200 de lumeni de lumină roșie. În lampa nou proiectată, Lumileds folosește 18 surse de lumină LED roșie, care consumă un total de 14 wați de putere, inclusiv pierderile de circuit, pentru a produce același efect de lumină. Luminile de semnalizare auto sunt, de asemenea, un domeniu important pentru aplicațiile surselor de lumină cu LED-uri.

Pentru iluminatul general, oamenii au nevoie de surse de lumină albă. În 1998, LED-ul care emite lumină albă a fost dezvoltat cu succes. Acest tip de LED este realizat prin ambalarea cipurilor GaN și a granatelor de ytriu aluminiu (YAG). Cipul GaN emite lumină albastră (λp=465nm, Wd=30nm), iar fosforul YAG ce conține Ce3+ realizat prin sinterizare la temperatură înaltă emite lumină galbenă după ce a fost excitat de lumina albastră, cu o valoare de vârf de 550nLED lampă m. Substratul LED albastru este instalat într-o cavitate reflectorizantă în formă de bol și acoperit cu un strat subțire de rășină amestecat cu YAG, aproximativ 200-500 nm. O parte din lumina albastră emisă de substratul LED este absorbită de fosfor, iar cealaltă parte a luminii albastre este amestecată cu lumina galbenă emisă de fosfor pentru a obține lumină albă.

Pentru LED-urile albe InGaN/YAG, prin modificarea compoziției chimice a fosforului YAG și ajustarea grosimii stratului de fosfor, se poate obține lumină albă de diferite culori cu o temperatură de culoare de 3500-10000K. Această metodă de obținere a luminii albe prin LED albastru are o structură simplă, cost redus, și maturitate tehnologică ridicată, deci este cea mai utilizată.