Jaka jest zasada świetlna lampy LED?

LED (dioda elektroluminescencyjna), dioda elektroluminescencyjna, to stałe urządzenie półprzewodnikowe, które może przekształcać energię elektryczną w światło widzialne, które może bezpośrednio przekształcać energię elektryczną w światło. Sercem diody LED jest chip półprzewodnikowy, jeden koniec chipa jest przymocowany do wspornika, jeden koniec to elektroda ujemna, a drugi koniec jest podłączony do elektrody dodatniej zasilacza, dzięki czemu cały chip jest zamknięty przez żywicę epoksydową.

Układ półprzewodnikowy składa się z dwóch części, jedna to półprzewodnik typu P, w którym dominują dziury, a druga to półprzewodnik typu N, na którym znajdują się głównie elektrony. Ale kiedy dwa półprzewodniki są połączone, powstaje między nimi złącze PN. Kiedy prąd jest przykładany do chipa przez drut, elektrony są wypychane do obszaru P, gdzie elektrony łączą się z dziurami, a następnie emitowana jest energia w postaci fotonów, co jest zasadą światła LED. Długość fali światła, czyli kolor światła, zależy od materiału tworzącego złącze PN.

Początkowo diody LED były używane jako źródło światła kierunkowskazów w oprzyrządowaniu, a później diody LED o różnych barwach światła były szeroko stosowane w sygnalizacji świetlnej i wyświetlaczach wielkopowierzchniowych, co przyniosło dobre korzyści ekonomiczne i społeczne. Na przykład w przypadku 12-calowych czerwonych świateł drogowych w Stanach Zjednoczonych pierwotnie jako źródło światła stosowano żarówkę o długiej żywotności i niskiej wydajności świetlnej o mocy 140 W, która wytwarza 2000 lumenów białego światła. Po przejściu przez filtr czerwony utrata światła wynosi 90%, pozostawiając jedynie 200 lumenów światła czerwonego. W nowej konstrukcji Lumileds wykorzystuje 18 czerwonych źródeł światła LED, łącznie ze stratami w obwodzie, co daje łącznie 14 watów mocy, co pozwala uzyskać taki sam efekt świetlny. Ważnym obszarem zastosowań źródeł światła LED są także sygnalizatory samochodowe.

Do oświetlenia ogólnego ludzie potrzebują więcej źródeł białego światła. W 1998 roku pomyślnie opracowano diodę LED o białym świetle. Ta dioda LED jest wytwarzana przez połączenie chipów GaN i granatu itrowo-aluminiowego (YAG). Chip GaN emituje światło niebieskie (λp=465nm, Wd=30nm), luminofor YAG zawierający Ce3+ powstały w wyniku spiekania w wysokiej temperaturze jest wzbudzany przez to niebieskie światło i emituje światło żółte, wartość szczytowa to 550nlampa LED m. Niebieskie podłoże LED instaluje się we wnęce odblaskowej w kształcie misy i pokrywa cienką warstwą żywicy zmieszanej z YAG, około 200-500 nm. Część światła niebieskiego emitowanego przez podłoże LED jest pochłaniana przez luminofor, a druga część światła niebieskiego miesza się ze światłem żółtym emitowanym przez luminofor i można uzyskać światło białe.

W przypadku białych diod LED InGaN/YAG, zmieniając skład chemiczny luminoforu YAG i dostosowując grubość warstwy luminoforu, można uzyskać temperaturę barwową 3500-10000K. Ta metoda uzyskiwania światła białego za pomocą niebieskich diod LED ma prostą konstrukcję, niski koszt i wysoką dojrzałość techniczną, dlatego jest najczęściej stosowana.