Zasada działania lampy LED

Dioda LED to półprzewodnikowe urządzenie półprzewodnikowe, które może przekształcić energię elektryczną w światło widzialne. Może bezpośrednio przekształcać energię elektryczną w światło. Sercem diody LED jest układ półprzewodnikowy. Jeden koniec chipa jest przymocowany do wspornika, jeden koniec jest biegunem ujemnym, a drugi koniec jest podłączony do dodatniego bieguna zasilacza, dzięki czemu cały chip jest otoczony żywicą epoksydową.

Układ półprzewodnikowy składa się z dwóch części. Jedna część to półprzewodnik typu P, w którym dominują dziury, a drugi koniec to półprzewodnik typu N, w którym dominują elektrony. Ale kiedy te dwa półprzewodniki zostaną połączone, powstaje między nimi złącze P-N. Kiedy prąd będzie działał na chip przez drut, elektrony zostaną wypchnięte do obszaru P, gdzie elektrony połączą się z dziurami, a następnie wyemitują energię w postaci fotonów. Taka jest zasadaŚwiatło LEDemisja. Długość fali światła, czyli barwa światła, zależy od materiału tworzącego złącze P-N.

Dioda LED może bezpośrednio emitować światło czerwone, żółte, niebieskie, zielone, zielone, pomarańczowe, fioletowe i białe.

Początkowo diody LED były używane jako źródło światła sygnalizacyjnego przyrządów i mierników. Później w sygnalizacji świetlnej i wyświetlaczach wielkopowierzchniowych powszechnie stosowano różne jasne diody LED, co przyniosło dobre korzyści ekonomiczne i społeczne. Weźmy na przykład 12-calową czerwoną lampę sygnalizacyjną. W Stanach Zjednoczonych jako źródło światła pierwotnie stosowano 140-watową żarówkę o długiej żywotności i niskiej skuteczności świetlnej, która wytwarzała 2000 lumenów białego światła. Po przejściu przez filtr czerwony utrata światła wynosi 90%, pozostawiając jedynie 200 lumenów światła czerwonego. W nowo zaprojektowanej lampie Lumileds zastosowało 18 źródeł światła LED w kolorze czerwonym, uwzględniając straty w obwodzie. Całkowity pobór mocy wynosi 14 watów, co pozwala uzyskać ten sam efekt świetlny. Lampy sygnalizacyjne samochodowe są również ważnym obszarem zastosowania źródeł światła LED.

Do oświetlenia ogólnego ludzie potrzebują więcej źródeł białego światła. W 1998 roku pomyślnie opracowano białą diodę LED. Ta dioda LED jest wytwarzana przez połączenie chipa GaN i granatu itrowo-aluminiowego (YAG). Układ GaN emituje światło niebieskie (λ P=465nm, Wd=30nm), luminofor YAG zawierający Ce3+ spiekany w wysokiej temperaturze emituje żółte światło po wzbudzeniu tym niebieskim światłem, z wartością szczytową 550n lampy LED m. Niebieskie podłoże LED instaluje się we wnęce odblaskowej w kształcie misy, pokrytej cienką warstwą żywicy zmieszanej z YAG, około 200-500 nm. Niebieskie światło z podłoża LED jest częściowo pochłaniane przez luminofor, a pozostała część niebieskiego światła jest mieszana z żółtym światłem z luminoforu, aby uzyskać światło białe.

W przypadku białych diod LED InGaN/YAG, zmieniając skład chemiczny luminoforu YAG i dostosowując grubość warstwy luminoforu, można uzyskać różne białe światła o temperaturze barwowej 3500-10000K. Ta metoda uzyskiwania światła białego za pomocą niebieskich diod LED ma zalety prostej konstrukcji, niskiego kosztu i wysokiej dojrzałości technologicznej, dlatego jest szeroko stosowana.