LED-lampun toimintaperiaate

LED (light emitting diode) on puolijohdepuolijohdelaite, joka voi muuntaa sähköenergian näkyväksi valoksi. Se voi muuttaa sähkön suoraan valoksi. LEDin sydän on puolijohdekiekko. Kiekon toinen pää on kiinnitetty kannakkeeseen, toinen pää on negatiivinen elektrodi ja toinen pää on kytketty virtalähteen positiiviseen elektrodiin siten, että koko kiekko on koteloitu epoksihartsilla.

Puolijohdesiru koostuu kahdesta osasta. Toinen osa on p-tyyppinen puolijohde, jossa reiät hallitsevat, ja toinen pää on n-tyypin puolijohde, pääasiassa elektroneja. Mutta kun kaksi puolijohdetta on kytketty toisiinsa, niiden väliin muodostuu p-n-liitos. Kun virta vaikuttaa siruun langan läpi, elektronit työntyvät p-alueelle, jossa elektronit ja reiät yhdistyvät ja lähettävät sitten energiaa fotonien muodossa. Tämä on LED-valosäteilyn periaate. 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 eri valovärisiä LED-valoja käytettiin laajalti liikennevaloissa ja laaja-alaisissa näytöissä, mikä tuotti hyviä taloudellisia ja sosiaalisia etuja. Otetaan esimerkkinä 12 tuuman punainen liikennemerkkivalo. Yhdysvalloissa käytettiin alun perin valonlähteenä 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. Uudessa lampussa Lumileds käyttää 18 punaista LED-valonlähdettä, mukaan lukien piirihäviö, joka kuluttaa yhteensä 14 wattia tuottaakseen saman valoefektin. Autojen merkkilamppu on myös tärkeä LED-valonlähteiden sovellusalue.

Yleisvalaistukseen ihmiset tarvitsevat enemmän valkoista valonlähdettä. Vuonna 1998 valkoinen LED kehitettiin menestyksekkäästi. LED on valmistettu Gan chipistä ja yttrium-alumiinigranaatista (YAG), jotka on kapseloitu yhteen. Gan-siru lähettää sinistä valoa ¼ˆ λ P = 465 nm, WD = 30 nm), korkeassa lämpötilassa sintraamalla valmistettu Ce3 +:a sisältävä YAG-loiste lähettää keltaista valoa tämän sinisen valon virittämisen jälkeen, jonka huippuarvo on 550n LED-lampun m. Sininen LED-substraatti asennetaan kulhon muotoiseen heijastusonteloon ja peitetään ohuella hartsikerroksella, johon on sekoitettu YAG, noin 200-500 nm. Osa LED-substraatin lähettämästä sinisestä valosta absorboituu loisteaineeseen, ja toinen osa sinisestä valosta sekoitetaan fosforin lähettämän keltaisen valon kanssa valkoisen valon saamiseksi.

InGaN / YAG valkoisille LEDeille voidaan saada eri värejä valkoista valoa värilämpötilalla 3500-10000k muuttamalla YAG-loisteaineen kemiallista koostumusta ja säätämällä loisteaineen kerroksen paksuutta. Tällä menetelmällä saada valkoista valoa sinisen LED-valon avulla on edut yksinkertainen rakenne, alhainen hinta ja korkea tekninen kypsyys, joten sitä käytetään eniten.ã€