Принцип на LED осветление

LED (светлинно излъчващ диод)е твърдо полупроводниково устройство, което може да преобразува електрическа енергия във видима светлина. Може директно да преобразува електричеството в светлина. Сърцето на светодиода е полупроводников чип. Единият край на чипа е прикрепен към скоба, единият край е отрицателният електрод, а другият край е свързан към положителния електрод на захранването, така че целият чип да е капсулован в епоксидна смола.

Полупроводниковата пластина се състои от две части. Едната част е полупроводник от тип P, в който доминират дупките, а другият край е полупроводник от тип N, където присъстват предимно електрони. Но когато тези два полупроводника са свързани, между тях се образува P-N преход. Когато токът действа върху пластината през жицата, електроните ще бъдат изтласкани към P областта, където електроните ще се рекомбинират с дупки и след това енергията ще бъде излъчена под формата на фотони. Това е принципът на излъчване на LED светлина. Дължината на вълната на светлината, тоест цветът на светлината, се определя от материала, образуващ P-N прехода.

LED може директно да излъчва червена, жълта, синя, зелена, циан, оранжева, лилава и бяла светлина.

Първоначално светодиодите са били използвани като индикаторни източници на светлина за инструменти. По-късно светодиодите с различни светлинни цветове бяха широко използвани в светофари и екрани с големи площи, което доведе до добри икономически и социални ползи. Вземете за пример 12-инчов червен светофар. В Съединените щати като източник на светлина се използва 140-ватова лампа с нажежаема жичка с дълъг живот и слаба светлина, която произвежда 2000 лумена бяла светлина. След преминаване през червения филтър, 90% от светлината се губи, оставяйки само 200 лумена червена светлина. В новоразработената лампа Lumileds използва 18 червени светодиодни източника на светлина, които консумират общо 14 вата мощност, включително загубите във веригата, за да произведат същия светлинен ефект. Автомобилните сигнални светлини също са важна област за приложенията на LED източници на светлина.

За общо осветление хората се нуждаят от източници на бяла светлина. През 1998 г. светодиодът, излъчващ бяла светлина, беше успешно разработен. Този вид светодиоди се произвеждат чрез опаковане на GaN чипове и итриев алуминиев гранат (YAG). GaN чипът излъчва синя светлина (λp=465nm, Wd=30nm), а YAG фосфорът, съдържащ Ce3+, направен чрез високотемпературно синтероване, излъчва жълта светлина, след като бъде възбуден от синята светлина, с пикова стойност от 550nLED lamp m. Синият светодиоден субстрат е монтиран в отразяваща кухина с форма на купа и покрит с тънък слой смола, смесена с YAG, около 200-500 nm. Част от синята светлина, излъчвана от LED субстрата, се абсорбира от фосфора, а другата част от синята светлина се смесва с жълтата светлина, излъчвана от фосфора, за да се получи бяла светлина.

За InGaN/YAG бели светодиоди, чрез промяна на химическия състав на YAG фосфора и регулиране на дебелината на фосфорния слой, може да се получи бяла светлина с различни цветове с цветна температура от 3500-10000K. Този метод за получаване на бяла светлина чрез син светодиод има проста структура, ниска цена и висока технологична зрялост, така че е най-използваният.