Zasada działania lampy LED

LED (dioda elektroluminescencyjna) to półprzewodnikowe urządzenie półprzewodnikowe, które może przekształcać energię elektryczną w światło widzialne. Może bezpośrednio zamieniać energię elektryczną w światło. Sercem LED jest płytka półprzewodnikowa. Jeden koniec wafla jest przymocowany do wspornika, jeden koniec jest elektrodą ujemną, a drugi koniec jest połączony z elektrodą dodatnią zasilacza, dzięki czemu cały wafel jest zatopiony w żywicy epoksydowej.

Układ półprzewodnikowy składa się z dwóch części. Jedna część to półprzewodnik typu p, w którym dominują dziury, a drugi koniec to półprzewodnik typu n, głównie elektrony. Ale kiedy dwa półprzewodniki są połączone, powstaje między nimi złącze p-n. Kiedy prąd działa na chip przez drut, elektrony zostaną przesunięte do obszaru p, gdzie łączą się elektrony i dziury, a następnie wyemitują energię w postaci fotonów. To jest zasada emisji światła LED. Długość fali światła, czyli barwę światła, określa materiał tworzący złącze p-n.

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

Początkowo dioda LED była wykorzystywana jako źródło światła sygnalizacyjnego przyrządów i mierników. Później diody LED o różnych barwach światła były szeroko stosowane w sygnalizacji świetlnej i wielkopowierzchniowych ekranach, co przyniosło dobre korzyści ekonomiczne i społeczne. Jako przykład weźmy 12-calową czerwoną lampkę sygnalizacyjną. W Stanach Zjednoczonych jako źródło światła pierwotnie stosowano 140-watową żarówkę o długiej żywotności i niskiej wydajności świetlnej, która wytwarzała 2000 lumenów białego światła. Po przejściu przez filtr czerwony strata światła wynosi 90%, pozostawiając jedynie 200 lumenów światła czerwonego. W nowo zaprojektowanej lampie Lumileds wykorzystuje 18 czerwonych źródeł światła LED, w tym straty obwodu, które zużywają łącznie 14 watów, aby uzyskać ten sam efekt świetlny. Samochodowa lampa sygnalizacyjna jest również ważnym obszarem zastosowania źródeł światła LED.

Do oświetlenia ogólnego ludzie bardziej potrzebują źródła światła białego. W 1998 roku pomyślnie opracowano białą diodę LED. Dioda LED jest wykonana z chipa Gan i itru aluminium granatu (YAG) zamkniętych razem. Chip Gan emituje światło niebieskie（ λ P = 465nm, WD = 30nm), luminofor YAG zawierający Ce3+ wykonany w procesie spiekania w wysokiej temperaturze emituje żółte światło po wzbudzeniu tym niebieskim światłem, o szczytowej wartości 550n lampy LED m. Niebieskie podłoże LED jest zainstalowane we wnęce odbijającej w kształcie misy i pokryte cienką warstwą żywicy zmieszanej z YAG, około 200-500 nm. Część niebieskiego światła emitowanego przez podłoże LED jest pochłaniana przez luminofor, a druga część niebieskiego światła jest mieszana ze światłem żółtym emitowanym przez luminofor w celu uzyskania światła białego.

W przypadku białych diod LED InGaN/YAG można uzyskać różne barwy światła białego o temperaturze barwowej 3500-10000k poprzez zmianę składu chemicznego luminoforu YAG oraz regulację grubości warstwy luminoforu. Ta metoda uzyskiwania białego światła przez niebieską diodę LED ma zalety prostej konstrukcji, niskich kosztów i wysokiej dojrzałości technicznej, dlatego jest najczęściej stosowana.