A LED lámpa működési elve

A LED egy szilárdtest félvezető eszköz, amely az elektromos energiát látható fénnyé alakítja. Az elektromosságot közvetlenül fénnyé tudja alakítani. A LED szíve egy félvezető chip. A chip egyik vége egy konzolhoz van rögzítve, az egyik vége egy negatív pólus, a másik vége pedig a tápegység pozitív pólusához csatlakozik, így az egész chipet epoxigyanta kapszulázza.

A félvezető chip két részből áll. Az egyik része egy P-típusú félvezető, amelyben a lyukak dominálnak, a másik vége pedig egy N-típusú félvezető, amelyben az elektronok dominálnak. De amikor ezt a két félvezetőt összekapcsoljuk, P-N átmenet jön létre közöttük. Amikor az áram a vezetéken keresztül hat a chipre, az elektronok a P területre kerülnek, ahol az elektronok lyukakkal rekombinálódnak, majd fotonok formájában energiát bocsátanak ki. Ez az elveLED lámpakibocsátás. A fény hullámhosszát, vagyis a fény színét a P-N átmenetet alkotó anyag határozza meg.

A LED közvetlenül vörös, sárga, kék, zöld, zöld, narancssárga, lila és fehér fényt bocsát ki.

Eleinte a LED-et műszerek és mérőeszközök jelzőfényforrásaként használták. Később a különböző világos színű LED-eket széles körben használták közlekedési lámpákban és nagy felületű kijelzőkben, jó gazdasági és társadalmi előnyökkel. Vegyük például a 12 hüvelykes piros közlekedési jelzőlámpát. Az Egyesült Államokban eredetileg a 140 wattos, hosszú élettartamú és alacsony fényhatékonyságú izzólámpát használták fényforrásként, amely 2000 lumen fehér fényt bocsátott ki. A vörös szűrőn való áthaladás után a fényveszteség 90%, így csak 200 lumen vörös fény marad. Az újonnan tervezett lámpában a Lumileds 18 piros LED-es fényforrást használ, beleértve az áramköri veszteséget is. A teljes energiafogyasztás 14 watt, ami ugyanazt a fényhatást képes produkálni. Az autójelző lámpa a LED-fényforrások alkalmazásának fontos területe is.

Az általános világításhoz az embereknek több fehér fényforrásra van szükségük. 1998-ban sikeresen kifejlesztették a fehér LED-et. Ez a LED GaN chip és ittrium-alumínium gránát (YAG) összecsomagolásával készül. A GaN chip kék fényt bocsát ki (λ P=465 nm, Wd=30 nm), a magas hőmérsékleten szinterezett Ce3+ tartalmú YAG foszfor sárga fényt bocsát ki, miután ezzel a kék fénnyel gerjesztette, csúcsértéke 550n LED lámpa m. A kék LED szubsztrát a tál alakú reflexiós üregbe van beépítve, YAG-mal kevert vékony gyantaréteggel borítva, kb. 200-500 nm. A LED szubsztrátum kék fényét részben elnyeli a foszfor, a kék fény másik részét pedig a foszforból származó sárga fénnyel keverik, hogy fehér fényt kapjanak.

Az InGaN/YAG fehér LED-ekhez a YAG foszfor kémiai összetételének változtatásával és a foszforréteg vastagságának beállításával különféle, 3500-10000K színhőmérsékletű fehér fények nyerhetők. A kék LED-en keresztüli fehér fény megszerzésének ez a módszere az egyszerű szerkezet, az alacsony költség és a magas technológiai érettség előnyei, ezért széles körben használják.