LED -lampun toimintaperiaate

LED (kevyet diodi), valoa säteilevä diodi, on solid-state-puolijohdelaite, joka voi muuntaa sähköenergian näkyväksi valoksi. Se voi muuntaa sähkön suoraan valoksi. LED: n sydän on puolijohdepiiri. Sirun toinen pää on kiinnitetty kiinnikkeeseen, toinen pää on negatiivinen napa ja toinen pää on kytketty virtalähteen positiiviseen napaan siten, että koko siru kapseloi epoksihartsi. Puolijohdepiiri koostuu kahdesta osasta, yksi osa on P-tyypin puolijohde, jossa reikät hallitsevat, ja toinen pää on N-tyypin puolijohde, joka on pääasiassa elektroneja. Mutta kun nämä kaksi puolijohdetta on kytketty, niiden väliin muodostuu p-N-risteys. Kun virta toimii sirulla langan läpi, elektronit työnnetään P -alueelle, missä elektronit ja reikät yhdistyvät, ja sitten ne lähettävät energiaa fotonien muodossa. Tämä on LED -valopäästöjen periaate. Valon aallonpituus, toisin sanoen valon väri, määritetään p-N-risteyksen muodostamalla materiaalilla.

Alun perin LED: tä käytettiin indikaattorin valonlähteenä instrumentteille ja mittareille. Myöhemmin erilaisten kevyiden värien LEDit käytettiin laajasti liikennevaloissa ja suuren alueen näytöissä, mikä tuotti hyviä taloudellisia ja sosiaalisia etuja. Ota esimerkki 12 tuuman punaisen liikenteen valo. Yhdysvalloissa valonlähteenä käytettiin alun perin pitkäikäistä, heikkolähteet 140 watin hehkulampua, joka tuottaa 2 000 lumenia valkoista valoa. Punaisen suodattimen läpi kulkemisen jälkeen 90% valosta on menetetty, jättäen vain 200 punaisen valon lumenia. Äskettäin suunnitellussa lampussa Lumileds käyttää 18 punaista LED -valonlähdettä, mukaan lukien piirimehtoja, ja kuluttaa yhteensä 14 wattia tehoa saman valonvaikutuksen tuottamiseksi. Auton signaalivalot ovat myös tärkeä LED -valonlähteen sovelluksen kenttä.

Yleistä valaistusta varten ihmiset tarvitsevat valkoisia valonlähteitä enemmän. Vuonna 1998 White Light LEDit kehitettiin onnistuneesti. Tämä LED tehdään kapseloimalla GaN -sirut ja YTTrium -alumiinigranaatti (YAG). GaN-siru säteilee sinistä valoa (λp = 465 nm, WD = 30 nm), ja korkean lämpötilan sintrauksella valmistettu YAG-fosfori, joka sisältää CE3+: n, herättää tämä sininen valo ja se säilyttää keltaisen valon, jonka huippuarvo on 550 nm. Sininen LED-substraatti on asennettu kulhonmuotoiseen heijastavaan onteloon ja peitetään ohuella hartsikerroksella sekoitettuna YAG: n kanssa, noin 200-500 nm. Osa LED -substraatin lähettämästä sinisestä valosta absorboi fosfori, ja sinisen valon toinen osa sekoitetaan fosforin lähettämän keltaisen valon kanssa valkoisen valon saamiseksi. INGAN/YAG-valkoisten LEDien osalta muuttamalla YAG-fosforin kemiallista koostumusta ja säätämällä fosforikerroksen paksuutta, voidaan saada valkoisen valon erilaisia värejä, joiden värilämpötila on 3500-10000K. Tämä menetelmä valkoisen valon saamiseksi sinisten LEDien kautta on rakenteeltaan yksinkertainen, alhainen kustannus ja erittäin kypsä tekniikassa, joten se on yleisimmin käytetty.