Αρχή λειτουργίας της λάμπας LED

Το LED (δίοδος εκπομπής φωτός) είναι μια συσκευή ημιαγωγών στερεάς κατάστασης που μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε ορατό φως. Μπορεί να μετατρέψει απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια σε φως. Η καρδιά του LED είναι μια γκοφρέτα ημιαγωγών. Το ένα άκρο της γκοφρέτας είναι προσαρτημένο σε ένα βραχίονα, το ένα άκρο είναι αρνητικό ηλεκτρόδιο και το άλλο άκρο συνδέεται με το θετικό ηλεκτρόδιο του τροφοδοτικού, έτσι ώστε ολόκληρη η γκοφρέτα να εγκλωβίζεται με εποξειδική ρητίνη.

Το τσιπ ημιαγωγών αποτελείται από δύο μέρη. Το ένα μέρος είναι ημιαγωγός τύπου p, στον οποίο κυριαρχούν οπές και το άλλο άκρο είναι ημιαγωγός τύπου n, κυρίως ηλεκτρόνια. Όταν όμως οι δύο ημιαγωγοί συνδέονται, σχηματίζεται μια σύνδεση p-n μεταξύ τους. Όταν το ρεύμα ενεργεί στο τσιπ μέσω του σύρματος, τα ηλεκτρόνια θα ωθηθούν στην περιοχή p, όπου ενώνονται τα ηλεκτρόνια και οι οπές, και στη συνέχεια θα εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Αυτή είναι η αρχή της εκπομπής φωτός LED. Το μήκος κύματος του φωτός, δηλαδή το χρώμα του φωτός, καθορίζεται από το υλικό που σχηματίζει τη διασταύρωση p-n.

Το LED μπορεί να εκπέμπει απευθείας κόκκινο, κίτρινο, μπλε, πράσινο, πράσινο, πορτοκαλί, μοβ και λευκό φως.

Αρχικά, το led χρησιμοποιήθηκε ως πηγή φωτός ένδειξης οργάνων και μετρητών. Αργότερα, τα LED διαφόρων φωτεινών χρωμάτων χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε φανάρια και οθόνες μεγάλης περιοχής, με αποτέλεσμα καλά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη. Πάρτε για παράδειγμα την κόκκινη λυχνία σήματος κυκλοφορίας 12 ιντσών. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ως πηγή φωτός χρησιμοποιήθηκε αρχικά λαμπτήρας πυρακτώσεως 140 watt με μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή φωτεινή απόδοση, η οποία παρήγαγε 2000 lumen λευκού φωτός. Μετά τη διέλευση από το κόκκινο φίλτρο, η απώλεια φωτός είναι 90%, αφήνοντας μόνο 200 lumens κόκκινου φωτός. Στον πρόσφατα σχεδιασμένο λαμπτήρα, η Lumileds υιοθετεί 18 πηγές φωτός κόκκινου LED, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας κυκλώματος, η οποία καταναλώνει συνολικά 14 watt για να παράγει το ίδιο εφέ φωτός. Η λάμπα σήματος αυτοκινήτου είναι επίσης ένα σημαντικό πεδίο εφαρμογής της πηγής φωτός LED.

Για γενικό φωτισμό, οι άνθρωποι χρειάζονται περισσότερο την πηγή λευκού φωτός. Το 1998, το λευκό LED αναπτύχθηκε με επιτυχία. Το LED είναι κατασκευασμένο από τσιπ Gan και γρανάτη αλουμινίου υττρίου (YAG) ενθυλακωμένα μαζί. Το τσιπ Gan εκπέμπει μπλε φως（ λ P = 465nm, WD = 30nm), ο φώσφορος YAG που περιέχει Ce3 + που παράγεται με πυροσυσσωμάτωση υψηλής θερμοκρασίας εκπέμπει κίτρινο φως αφού διεγείρεται από αυτό το μπλε φως, με μέγιστη τιμή 550n λαμπτήρα LED m. Το υπόστρωμα μπλε LED τοποθετείται στην ανακλαστική κοιλότητα σε σχήμα μπολ και καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα ρητίνης αναμεμειγμένο με YAG, περίπου 200-500 nm. Μέρος του μπλε φωτός που εκπέμπεται από το υπόστρωμα LED απορροφάται από τον φώσφορο και το άλλο μέρος του μπλε φωτός αναμιγνύεται με το κίτρινο φως που εκπέμπεται από τον φώσφορο για να ληφθεί λευκό φως.

Για InGaN / YAG λευκά LED, διάφορα χρώματα λευκού φωτός με θερμοκρασία χρώματος 3500-10000 k μπορούν να ληφθούν αλλάζοντας τη χημική σύνθεση του φωσφόρου YAG και ρυθμίζοντας το πάχος του στρώματος φωσφόρου. Αυτή η μέθοδος λήψης λευκού φωτός μέσω μπλε LED έχει τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, του χαμηλού κόστους και της υψηλής τεχνικής ωριμότητας, επομένως χρησιμοποιείται περισσότερο.ã€