LED-lampun toimintaperiaate

LED on puolijohdelaite, joka voi muuntaa sähköenergian näkyväksi valoksi. Se voi muuttaa sähkön suoraan valoksi. LEDin sydän on puolijohdesiru. Sirun toinen pää on kiinnitetty kannakkeeseen, toinen pää on negatiivinen napa ja toinen pää on kytketty virtalähteen positiiviseen napaan siten, että koko siru on koteloitu epoksihartsilla.

Puolijohdesiru koostuu kahdesta osasta. Toinen osa on P-tyyppinen puolijohde, jossa reiät ovat hallitsevia, ja toinen pää on N-tyypin puolijohde, jossa elektronit ovat hallitsevia. Mutta kun nämä kaksi puolijohdetta yhdistetään, niiden välille muodostuu P-N-liitos. Kun virta vaikuttaa siruun langan läpi, elektronit työntyvät P-alueelle, jossa elektronit yhdistyvät reikien kanssa ja lähettävät sitten energiaa fotonien muodossa. Tämä on periaateLED valopäästöt. Valon aallonpituuden eli valon värin määrää P-N-liitoksen muodostava materiaali.

LED voi lähettää suoraan punaista, keltaista, sinistä, vihreää, vihreää, oranssia, violettia ja valkoista valoa.

Aluksi LEDiä käytettiin instrumenttien ja mittarien merkkivalolähteenä. Myöhemmin erilaisia ​​vaaleita LED-valoja käytettiin laajalti liikennevaloissa ja laaja-alaisissa näytöissä, mikä tuotti hyviä taloudellisia ja sosiaalisia etuja. Otetaan esimerkkinä 12 tuuman punainen liikennemerkkivalo. Yhdysvalloissa valonlähteenä käytettiin alun perin 140 watin hehkulamppua, jolla oli pitkä käyttöikä ja alhainen valotehokkuus, joka tuotti 2000 lumenia valkoista valoa. Punaisen suodattimen läpi kulkemisen jälkeen valohäviö on 90 %, jäljelle jää vain 200 lumenia punaista valoa. Lumileds käyttää äskettäin suunnitellussa lampussa 18 punaista LED-valolähdettä, mukaan lukien piirihäviö. Kokonaisvirrankulutus on 14 wattia, mikä voi tuottaa saman valotehosteen. Autojen merkkilamppu on myös tärkeä LED-valonlähteen sovellusalue.

Yleisvalaistukseen ihmiset tarvitsevat enemmän valkoisia valonlähteitä. Vuonna 1998 valkoinen LED kehitettiin onnistuneesti. Tämä LED on valmistettu pakkaamalla GaN-siru ja yttrium-alumiinigranaatti (YAG) yhteen. GaN-siru lähettää sinistä valoa (λ P = 465 nm, Wd = 30 nm), korkeassa lämpötilassa Ce3+sintrattu YAG-loiste lähettää keltaista valoa tämän sinisen valon virittämisen jälkeen, jonka huippuarvo on 550n LED-lampun m. Sininen LED-substraatti asennetaan kulhon muotoiseen heijastusonteloon, joka on peitetty ohuella hartsikerroksella, johon on sekoitettu YAG, noin 200-500 nm. LED-substraatista tuleva sininen valo absorboituu osittain loisteaineeseen, ja toinen osa sinisestä valosta sekoitetaan fosforin keltaisen valon kanssa valkoisen valon saamiseksi.

Valkoiselle InGaN/YAG-LEDille YAG-loisteaineen kemiallista koostumusta muuttamalla ja fosforikerroksen paksuutta säätämällä voidaan saada erilaisia ​​valkoisia valoja, joiden värilämpötila on 3500-10000K. Tällä menetelmällä valkoisen valon saamiseksi sinisen LED-valon kautta on edut yksinkertainen rakenne, edullinen ja korkean teknologian kypsyys, joten sitä käytetään laajalti.