A LED lámpa működési elve

A LED (light emitting diode) egy szilárdtest félvezető eszköz, amely az elektromos energiát látható fénnyé tudja alakítani. Az elektromosságot közvetlenül fénnyé tudja alakítani. A LED szíve egy félvezető lapka. Az ostya egyik vége egy konzolhoz van rögzítve, az egyik vége egy negatív elektróda, a másik vége pedig a tápegység pozitív elektródájához csatlakozik, így az egész ostyát epoxigyanta kapszulázza.

A félvezető chip két részből áll. Az egyik része egy p-típusú félvezető, amelyben lyukak dominálnak, a másik vége pedig egy n-típusú félvezető, főleg elektronok. De amikor a két félvezetőt összekapcsoljuk, p-n átmenet jön létre közöttük. Amikor az áram a vezetéken keresztül hat a chipre, az elektronok a p tartományba kerülnek, ahol az elektronok és a lyukak egyesülnek, majd fotonok formájában energiát bocsátanak ki. Ez a LED-fénykibocsátás elve. A fény hullámhosszát, vagyis a fény színét a p-n átmenetet alkotó anyag határozza meg.

A LED közvetlenül vörös, sárga, kék, zöld, zöld, narancssárga, lila és fehér fényt bocsát ki.

Eleinte a ledet használták műszerek és mérők jelzőfényforrásaként. Később a különböző fényszínű LED-eket széles körben használták közlekedési lámpákban és nagy felületű kijelzőkben, ami jó gazdasági és társadalmi előnyöket eredményezett. Vegyük például a 12 hüvelykes piros közlekedési jelzőlámpát. Az Egyesült Államokban eredetileg 140 wattos, hosszú élettartamú és alacsony fényhatékonyságú izzólámpát használtak fényforrásként, amely 2000 lumen fehér fényt produkált. A vörös szűrőn való áthaladás után a fényveszteség 90%, így csak 200 lumen vörös fény marad. Az újonnan tervezett lámpában a Lumileds 18 piros LED-es fényforrást alkalmaz, beleértve az áramköri veszteséget is, amely összesen 14 wattot fogyaszt ugyanazon fényhatás eléréséhez. Az autójelző lámpa a LED-fényforrások alkalmazásának fontos területe is.

Az általános világításhoz az embereknek nagyobb szükségük van fehér fényforrásra. 1998-ban sikeresen kifejlesztették a fehér LED-et. A LED Gan chipből és ittrium-alumínium gránátból (YAG) készül, amelyek egymáshoz vannak tokozva. A Gan chip kék fényt bocsát ki ¼ˆ λ P = 465 nm, WD = 30 nm), a magas hőmérsékletű szinterezéssel előállított Ce3 + tartalmú YAG fénypor sárga fényt bocsát ki, miután ezzel a kék fénnyel gerjesztette, csúcsértéke 550n LED lámpa m. A kék LED hordozót a tál alakú visszaverő üregbe helyezzük, és vékony, YAG-mal kevert gyantaréteggel borítjuk be, körülbelül 200-500 nm. A LED szubsztrát által kibocsátott kék fény egy részét a foszfor elnyeli, a kék fény másik részét pedig a foszfor által kibocsátott sárga fénnyel összekeverve fehér fény keletkezik.

Az InGaN / YAG fehér LED-eknél 3500-10000 k színhőmérsékletű, különböző színű fehér fény érhető el a YAG foszfor kémiai összetételének megváltoztatásával és a foszforréteg vastagságának beállításával. Ennek a kék LED-en keresztüli fehér fénynek a megszerzésére szolgáló módszer előnye az egyszerű szerkezet, az alacsony költség és a magas műszaki érettség, ezért leginkább ezt használják.