Принцип роботи світлодіодної лампи

Світлодіод (світлодіод) — це напівпровідниковий пристрій, який може перетворювати електричну енергію у видиме світло. Він може безпосередньо перетворювати електрику в світло. Серцем світлодіода є напівпровідникова пластина. Один кінець пластини прикріплений до кронштейна, один кінець є негативним електродом, а інший кінець з’єднаний з позитивним електродом джерела живлення, так що вся пластина інкапсульована епоксидною смолою.

Напівпровідниковий чіп складається з двох частин. Одна частина — це напівпровідник p-типу, в якому домінують дірки, а інший кінець — напівпровідник n-типу, переважно електрони. Але при з’єднанні двох напівпровідників між ними утворюється p-n-перехід. Коли струм діє на мікросхему через провід, електрони будуть виштовхуватися в p-область, де електрони і дірки з’єднуються, а потім випромінюють енергію у вигляді фотонів. Це принцип світлодіодного випромінювання. Довжина хвилі світла, тобто колір світла, визначається матеріалом, що утворює p-n-перехід.

Світлодіоди можуть безпосередньо випромінювати червоне, жовте, синє, зелене, зелене, помаранчеве, фіолетове та біле світло.

Спочатку світлодіод використовувався як джерело індикаторного світла приладів і лічильників. Пізніше світлодіоди різних кольорів стали широко використовуватися в світлофорах і екранах великої площі, що принесло хороші економічні та соціальні переваги. Візьмемо для прикладу 12-дюймовий червоний світлофор. У Сполучених Штатах спочатку в якості джерела світла використовувалася лампа розжарювання потужністю 140 Вт з тривалим терміном служби і низькою світловою ефективністю, яка виділила 2000 люмен білого світла. Після проходження через червоний фільтр втрати світла становлять 90%, залишаючи лише 200 люменів червоного світла. У нової лампі Lumileds використовується 18 червоних світлодіодних джерел світла, включаючи втрати в ланцюзі, які споживають в цілому 14 Вт, щоб створити той самий світловий ефект. Автомобільна сигнальна лампа також є важливою сферою застосування світлодіодних джерел світла.

Для загального освітлення людям більше потрібно джерело білого світла. У 1998 році був успішно розроблений білий світлодіод. Світлодіод виготовлений з мікросхеми Gan та ітрієво-алюмінієвого гранату (YAG), інкапсульованих разом. Чіп Gan випромінює синє світло（λ P = 465 нм, WD = 30 нм), YAG-люмінофор, що містить Ce3 +, отриманий високотемпературним спіканням, випромінює жовте світло після збудження цим синім світлом з піковим значенням 550 н світлодіодної лампи м. Блакитну світлодіодну підкладку встановлюють у відбиваючу порожнину у формі чаші і покривають тонким шаром смоли, змішаної з YAG, приблизно 200-500 нм. Частина синього світла, випромінюваного світлодіодною підкладкою, поглинається люмінофором, а інша частина синього світла змішується з жовтим світлом, що випромінюється люмінофором, для отримання білого світла.

Для білих світлодіодів InGaN / YAG різні кольори білого світла з колірною температурою 3500-10000k можна отримати шляхом зміни хімічного складу YAG-люмінофора та регулювання товщини шару люмінофора. Цей метод отримання білого світла за допомогою синіх світлодіодів має переваги простої структури, низької вартості та високої технічної зрілості, тому він використовується найчастіше.ã€