Aký je svetelný princíp LED lampy?

LED (Light Emitting Diode), svetlo emitujúca dióda, je pevné polovodičové zariadenie, ktoré dokáže premeniť elektrickú energiu na viditeľné svetlo, ktoré môže priamo premeniť elektrinu na svetlo. Srdcom LED je polovodičový čip, jeden koniec čipu je pripevnený k držiaku, jeden koniec je záporná elektróda a druhý koniec je pripojený ku kladnej elektróde napájacieho zdroja, takže celý čip je zapuzdrený epoxidovou živicou.

Polovodičový čip sa skladá z dvoch častí, jedna je polovodič typu P, v ktorom dominujú diery a druhá je polovodič typu N, na ktorom sú hlavne elektróny. Ale keď sú dva polovodiče spojené, vytvorí sa medzi nimi PN prechod. Keď je prúd privedený na čip cez drôt, elektróny sú tlačené do oblasti P, kde sú elektróny spojené s otvormi, a potom je energia emitovaná vo forme fotónov, čo je princíp LED svetla. A vlnová dĺžka svetla, farba svetla, je určená materiálom, ktorý tvorí PN prechod.

Spočiatku sa LED používala ako zdroj indikátorového svetla pre prístrojové vybavenie a neskôr sa LED rôznych farieb svetla široko používala v semaforoch a veľkoplošných displejoch, čo malo za následok dobré ekonomické a sociálne výhody. V prípade 12-palcových červených semaforov sa napríklad v Spojených štátoch pôvodne používala ako zdroj svetla 140-wattová žiarovka s nízkou svetelnou účinnosťou s dlhou životnosťou, ktorá produkuje 2 000 lúmenov bieleho svetla. Po prechode cez červený filter je strata svetla 90%, zostáva len 200 lumenov červeného svetla. V novom dizajne Lumileds používa 18 červených LED svetelných zdrojov, vrátane strát v obvode, celkovo 14 wattov výkonu, môže produkovať rovnaký svetelný efekt. Signalizačné svetlá do auta sú tiež dôležitou oblasťou aplikácií svetelných zdrojov LED.

Pre všeobecné osvetlenie ľudia potrebujú viac zdrojov bieleho svetla. V roku 1998 bola úspešne vyvinutá LED s bielym svetlom. Táto LED je vyrobená zbalením čipov GaN a ytriového hliníkového granátu (YAG). Čip GaN vyžaruje modré svetlo (λp{1}}nm, Wd=30nm), fosfor YAG obsahujúci Ce3+ vyrobený vysokoteplotným spekaním je týmto modrým svetlom excitovaný a vyžaruje žlté svetlo, špičková hodnota je 550nLED lampa m. Modrý LED substrát je nainštalovaný v miske v tvare odrazovej dutiny a pokrytý tenkou vrstvou živice zmiešanej s YAG, približne 200-500 nm. Časť modrého svetla vyžarovaného substrátom LED je absorbovaná fosforom a druhá časť modrého svetla sa zmieša so žltým svetlom vyžarovaným fosforom a možno získať biele svetlo.

V prípade bielej LED diódy InGaN/YAG možno zmenou chemického zloženia fosforu YAG a úpravou hrúbky vrstvy fosforu dosiahnuť teplotu farby 3500-10000 K. Tento spôsob získavania bieleho svetla prostredníctvom modrej LED má jednoduchú štruktúru, nízku cenu a vysokú technickú vyspelosť, preto sa používa najviac.