Η αρχή λειτουργίας του λαμπτήρα LED

LED (δίοδος εκπομπής φωτός), μια δίοδος εκπομπής φωτός, είναι μια συσκευή ημιαγωγού στερεάς κατάστασης που μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε ορατό φως. Μπορεί να μετατρέψει άμεσα την ηλεκτρική ενέργεια σε φως. Η καρδιά του LED είναι ένα τσιπ ημιαγωγών. Το ένα άκρο του τσιπ συνδέεται με ένα βραχίονα, το ένα άκρο είναι ο αρνητικός πόλος και το άλλο άκρο συνδέεται με τον θετικό πόλο της τροφοδοσίας, έτσι ώστε ολόκληρο το τσιπ να ενθυλακωθεί με εποξειδική ρητίνη. Το τσιπ ημιαγωγών αποτελείται από δύο μέρη, ένα μέρος είναι ένας ημιαγωγός τύπου P, στον οποίο κυριαρχούν οι οπές και το άλλο άκρο είναι ένας ημιαγωγός τύπου Ν, ο οποίος είναι κυρίως ηλεκτρόνια. Αλλά όταν συνδέονται αυτοί οι δύο ημιαγωγοί, σχηματίζεται μια διασταύρωση P-N. Όταν το ρεύμα δρα στο τσιπ μέσω του καλωδίου, τα ηλεκτρόνια θα ωθηθούν στην περιοχή Ρ, όπου ανασυνδυαστούν τα ηλεκτρόνια και οι οπές, και στη συνέχεια θα εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Αυτή είναι η αρχή της εκπομπής φωτός LED. Το μήκος κύματος του φωτός, δηλαδή το χρώμα του φωτός, καθορίζεται από το υλικό που σχηματίζει τη διασταύρωση P-N.

Αρχικά, το LED χρησιμοποιήθηκε ως πηγή φωτός δείκτη για όργανα και μετρητές. Αργότερα, τα LED διαφόρων ελαφρών χρωμάτων χρησιμοποιήθηκαν ευρέως στα φανάρια και στις οθόνες προβολής μεγάλης περιοχής, παράγοντας καλά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη. Πάρτε το κόκκινο φανάρι 12 ιντσών ως παράδειγμα. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως μήκους 140 watt, χρησιμοποιήθηκε αρχικά ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως 140 watt, χρησιμοποιήθηκε αρχικά σαν η πηγή φωτός, η οποία παράγει 2.000 lumens λευκού φωτός. Αφού διέρχεται από το κόκκινο φίλτρο, το 90% του φωτός χάνεται, αφήνοντας μόνο 200 lumens κόκκινου φωτός. Στη νεοσύστατη λάμπα, ο Lumileds χρησιμοποιεί 18 πηγές φωτός Red LED, συμπεριλαμβανομένων των απώλειας κυκλωμάτων, και καταναλώνει συνολικά 14 watts ισχύος για να παράγει το ίδιο φαινόμενο φωτός. Τα φώτα σήματος αυτοκινήτου είναι επίσης ένα σημαντικό πεδίο εφαρμογής πηγής φωτός LED.

Για γενικό φωτισμό, οι άνθρωποι χρειάζονται περισσότερο πηγές λευκού φωτός. Το 1998, αναπτύχθηκαν επιτυχώς τα LED του White Light. Αυτή η λυχνία LED γίνεται με ενθυλάκωση τσιπς Gan και γρανάτη αλουμινίου Yttrium (YAG). Το τσιπ GaN εκπέμπει μπλε φως (λΡ = 465nm, WD = 30nm) και ο φωσφόρος YAG που περιέχει CE3+ από πυροσυσσωμάτωση υψηλής θερμοκρασίας διεγείρεται από αυτό το μπλε φως και εκπέμπει κίτρινο φως με μέγιστη τιμή 550nm. Το υπόστρωμα μπλε LED εγκαθίσταται σε μια αντανακλαστική κοιλότητα σε σχήμα μπολ και καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα ρητίνης αναμεμειγμένο με YAG, περίπου 200-500nm. Μέρος του μπλε φως που εκπέμπεται από το υπόστρωμα LED απορροφάται από τον φωσφόρο και το άλλο μέρος του μπλε φως αναμειγνύεται με το κίτρινο φως που εκπέμπεται από τον φωσφόρο για να αποκτήσει λευκό φως. Για τις λευκές λυχνίες Ingan/Yag, αλλάζοντας τη χημική σύνθεση του φωσφόρου YAG και ρυθμίζοντας το πάχος του στρώματος φωσφόρου, μπορούν να ληφθούν διάφορα χρώματα λευκού φωτός με θερμοκρασία χρώματος 3500-10000K. Αυτή η μέθοδος απόκτησης λευκού φωτός μέσω μπλε LED είναι απλή σε δομή, χαμηλό σε κόστος και εξαιρετικά ώριμη στην τεχνολογία, επομένως είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη.