LED-lysprinsipp

LED (lysemitterende diode)er en solid-state halvlederenhet som kan konvertere elektrisk energi til synlig lys. Den kan direkte konvertere elektrisitet til lys. Hjertet til LED-en er en halvlederbrikke. Den ene enden av brikken er festet til en brakett, den ene enden er den negative elektroden, og den andre enden er koblet til den positive elektroden på strømforsyningen, slik at hele brikken er innkapslet i epoksyharpiks.

Halvlederplaten består av to deler. Den ene delen er en halvleder av P-type, hvor hull dominerer, og den andre enden er en halvleder av N-type, hvor elektroner hovedsakelig er tilstede. Men når disse to halvlederne kobles sammen, dannes det et P-N-kryss mellom dem. Når strømmen virker på waferen gjennom ledningen, vil elektronene skyves til P-området, hvor elektronene vil rekombinere med hull, og da sendes energi ut i form av fotoner. Dette er prinsippet for LED-lysemittering. Lysets bølgelengde, det vil si lysets farge, bestemmes av materialet som danner P-N-krysset.

LED kan direkte sende ut rødt, gult, blått, grønt, cyan, oransje, lilla og hvitt lys.

I utgangspunktet ble LED brukt som indikatorlyskilder for instrumenter. Senere ble lysdioder i forskjellige lysfarger mye brukt i trafikklys og store skjermer, noe som ga gode økonomiske og sosiale fordeler. Ta et 12-tommers rødt trafikklys som et eksempel. I USA brukes en 140-watts glødelampe med lang levetid og lite lys med visuell effektivitet som lyskilde, som produserer 2000 lumen med hvitt lys. Etter å ha passert gjennom det røde filteret går 90 % av lyset tapt, og etterlater bare 200 lumen rødt lys. I den nydesignede lampen bruker Lumileds 18 røde LED-lyskilder, som totalt bruker 14 watt strøm inkludert kretstap for å produsere samme lyseffekt. Bilsignallys er også et viktig område for LED-lyskildeapplikasjoner.

For generell belysning trenger folk hvite lyskilder. I 1998 ble den hvite lys-emitterende LED-en vellykket utviklet. Denne typen LED er laget ved å pakke GaN-brikker og yttriumaluminiumgranat (YAG). GaN-brikken sender ut blått lys (λp=465nm, Wd=30nm), og YAG-fosforen som inneholder Ce3+ laget ved høytemperatursintring sender ut gult lys etter å ha blitt eksitert av det blå lyset, med en toppverdi på 550nLED-lampe m. Det blå LED-substratet er installert i et bolleformet reflekterende hulrom og dekket med et tynt lag med harpiks blandet med YAG, ca. 200-500nm. En del av det blå lyset som sendes ut av LED-substratet absorberes av fosforet, og den andre delen av det blå lyset blandes med det gule lyset som sendes ut av fosforet for å oppnå hvitt lys.

For InGaN/YAG hvite lysdioder, ved å endre den kjemiske sammensetningen til YAG-fosforen og justere tykkelsen på fosforlaget, kan hvitt lys i forskjellige farger med en fargetemperatur på 3500-10000K oppnås. Denne metoden for å oppnå hvitt lys gjennom blå LED har en enkel struktur, lav pris og høy teknologisk modenhet, så den er den mest brukte.