Αρχή λειτουργίας λαμπτήρα LED

Το LED 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 ένα τσιπ ημιαγωγών. Το ένα άκρο του τσιπ είναι προσαρτημένο σε ένα στήριγμα, το ένα άκρο είναι ένας αρνητικός πόλος και το άλλο άκρο συνδέεται με τον θετικό πόλο του τροφοδοτικού, έτσι ώστε ολόκληρο το τσιπ να εγκλωβίζεται από εποξειδική ρητίνη.

Το τσιπ ημιαγωγών αποτελείται από δύο μέρη. Το ένα μέρος είναι ένας ημιαγωγός τύπου Ρ, στον οποίο κυριαρχούν οι οπές, και το άλλο άκρο είναι ένας ημιαγωγός τύπου Ν, στον οποίο κυριαρχούν τα ηλεκτρόνια. Αλλά όταν αυτοί 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 τα ηλεκτρόνια θα ανασυνδυαστούν με οπές και στη συνέχεια θα εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Αυτή είναι η αρχή τουΦως LEDεκπομπή. Το μήκος κύματος του φωτός, δηλαδή το χρώμα του φωτός, καθορίζεται από το υλικό που σχηματίζει την ένωση 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, διάφορα ανοιχτόχρωμα LED χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε φανάρια και οθόνες μεγάλης περιοχής, αποφέροντας καλά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη. Πάρτε για παράδειγμα την κόκκινη λυχνία σήματος κυκλοφορίας 12 ιντσών. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο λαμπτήρας πυρακτώσεως 140 watt με μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή φωτεινή απόδοση χρησιμοποιήθηκε αρχικά ως πηγή φωτός, η οποία παρήγαγε 2000 lumens 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 χρησιμοποιεί 18 πηγές κόκκινου φωτός LED, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας κυκλώματος. Η συνολική κατανάλωση ενέργειας είναι 14 watt, η οποία μπορεί να παράγει το ίδιο φωτεινό αποτέλεσμα. Η λάμπα σήματος αυτοκινήτου είναι επίσης ένα σημαντικό πεδίο εφαρμογής της πηγής φωτός LED.

Για γενικό φωτισμό, οι άνθρωποι χρειάζονται περισσότερες πηγές λευκού φωτός. Το 1998, το λευκό LED αναπτύχθηκε με επιτυχία. Αυτό το LED κατασκευάζεται με τη συσκευασία τσιπ GaN και γρανάτη αλουμινίου υττρίου (YAG) μαζί. Το τσιπ GaN εκπέμπει μπλε φως (λ P=465nm, Wd=30nm), ο φώσφορος YAG που περιέχει Ce3+ συντετηγμένο σε υψηλή θερμοκρασία εκπέμπει κίτρινο φως αφού διεγείρεται από αυτό το μπλε φως, με τιμή αιχμής 550n λαμπτήρα LED m. Το υπόστρωμα μπλε LED τοποθετείται στην κοιλότητα ανάκλασης σε σχήμα μπολ, καλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα ρητίνης αναμεμειγμένο με YAG, περίπου 200-500nm. Το μπλε φως από το υπόστρωμα LED απορροφάται εν μέρει από τον φώσφορο και το άλλο μέρος του μπλε φωτός αναμιγνύεται με το κίτρινο φως από τον φώσφορο για να ληφθεί λευκό φως.

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