LED-ljusprincip

LED (Light Emitting Diode)är en halvledarenhet i fast tillstånd som kan omvandla elektrisk energi till synligt ljus. Den kan direkt omvandla elektricitet till ljus. Hjärtat i LED är ett halvledarchip. Ena änden av chippet är fäst vid ett fäste, ena änden är den negativa elektroden och den andra änden är ansluten till den positiva elektroden på strömförsörjningen, så att hela chippet är inkapslat i epoxiharts.

Halvledarskivan är sammansatt av två delar. Den ena delen är en halvledare av P-typ, i vilken hål dominerar, och den andra änden är en halvledare av N-typ, där elektroner huvudsakligen finns. Men när dessa två halvledare är sammankopplade bildas en P-N-övergång mellan dem. När ström verkar på skivan genom tråden kommer elektronerna att skjutas till P-området, där elektronerna kommer att rekombineras med hål, och då kommer energi att sändas ut i form av fotoner. Detta är principen för LED-ljusemittering. Ljusets våglängd, det vill säga ljusets färg, bestäms av materialet som bildar P-N-övergången.

LED kan direkt avge rött, gult, blått, grönt, cyan, orange, lila och vitt ljus.

Inledningsvis användes lysdioder som indikatorljuskällor för instrument. Senare användes lysdioder i olika ljusfärger i stor utsträckning i trafikljus och stora skärmar, vilket gav goda ekonomiska och sociala fördelar. Ta ett 12-tums rött trafikljus som exempel. I USA används en 140-watts glödlampa med lång livslängd, visuell effektivitet med svagt ljus som ljuskälla, som producerar 2 000 lumen vitt ljus. Efter att ha passerat genom det röda filtret försvinner 90 % av ljuset, vilket bara lämnar 200 lumen av rött ljus. I den nydesignade lampan använder Lumileds 18 röda LED-ljuskällor, som förbrukar totalt 14 watt effekt inklusive kretsförluster för att producera samma ljuseffekt. Bilsignalljus är också ett viktigt område för LED-ljuskällor.

För allmänbelysning behöver människor vita ljuskällor. 1998 utvecklades den vita ljusemitterande LED-lampan framgångsrikt. Denna typ av lysdiod tillverkas genom att förpacka GaN-chips och yttriumaluminiumgranat (YAG). GaN-chippet avger blått ljus (λp=465nm, Wd=30nm), och YAG-fosforen innehållande Ce3+ gjord genom högtemperatursintring avger gult ljus efter att ha exciterats av det blå ljuset, med ett toppvärde på 550nLED-lampa m. Det blå LED-substratet är installerat i en skålformad reflekterande hålighet och täckt med ett tunt lager harts blandat med YAG, ca 200-500nm. En del av det blå ljuset som sänds ut av LED-substratet absorberas av fosforn, och den andra delen av det blå ljuset blandas med det gula ljuset som sänds ut av fosforn för att erhålla vitt ljus.

För InGaN/YAG vita lysdioder, genom att ändra den kemiska sammansättningen av YAG-fosforen och justera tjockleken på fosforskiktet, kan vitt ljus i olika färger med en färgtemperatur på 3500-10000K erhållas. Denna metod för att få vitt ljus genom blå LED har en enkel struktur, låg kostnad och hög teknisk mognad, så den är den mest använda.