Αρχές προϊόντων φωτός LED

Το LED (Light Emitting Diode) είναι μια συσκευή ημιαγωγών στερεάς κατάστασης που μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε ορατό φως. Μπορεί να μετατρέψει απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια σε φως. Η καρδιά ενός LED είναι ένα τσιπ ημιαγωγού, με το ένα άκρο προσαρτημένο σε ένα βραχίονα, το ένα άκρο είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο και το άλλο άκρο συνδεδεμένο με το θετικό ηλεκτρόδιο ενός τροφοδοτικού, καθιστώντας ολόκληρο το τσιπ εγκλωβισμένο σε εποξειδική ρητίνη.

Ένα τσιπ ημιαγωγών αποτελείται από δύο μέρη, το ένα είναι ένας ημιαγωγός τύπου P στον οποίο κυριαρχούν οι οπές και το άλλο είναι ένας ημιαγωγός τύπου Ν στον οποίο κυριαρχούν τα ηλεκτρόνια. Όταν όμως αυτοί οι δύο ημιαγωγοί συνδέονται, σχηματίζεται μια σύνδεση P-N μεταξύ τους. Όταν το ρεύμα διέρχεται από το σύρμα και επενεργεί στο τσιπ, τα ηλεκτρόνια ωθούνται προς την περιοχή P, όπου ανασυνδυάζονται με οπές και εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Αυτή είναι η αρχή τουΦως LEDεκπομπή. Το μήκος κύματος του φωτός, γνωστό και ως το χρώμα του φωτός, καθορίζεται από το υλικό που σχηματίζει τη διασταύρωση P-N.

Τα LED μπορούν να εκπέμπουν απευθείας κόκκινο, κίτρινο, μπλε, πράσινο, μπλε, πορτοκαλί, μοβ και λευκό φως.

Αρχικά, το LED χρησιμοποιήθηκε ως πηγή ενδεικτικού φωτός για όργανα και μετρητές. Αργότερα, διάφορα έγχρωμα LED χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε σήματα κυκλοφορίας και οθόνες μεγάλης περιοχής, αποφέροντας καλά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κόκκινο φανάρι 12 ιντσών, στις Ηνωμένες Πολιτείες, μια λάμπα πυρακτώσεως 140 watt με μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή οπτική απόδοση χρησιμοποιήθηκε αρχικά ως πηγή φωτός, παράγοντας 2000 lumens λευκού φωτός. Μετά τη διέλευση από το κόκκινο φίλτρο, η απώλεια φωτός είναι 90%, αφήνοντας μόνο 200 lumens κόκκινου φωτός. Στον πρόσφατα σχεδιασμένο λαμπτήρα, η Lumileds χρησιμοποιεί 18 πηγές κόκκινου φωτός LED, συμπεριλαμβανομένων των απωλειών κυκλώματος, οι οποίες καταναλώνουν συνολικά 14 watt ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν το ίδιο εφέ φωτός. Τα φώτα σήματος αυτοκινήτου είναι επίσης ένα σημαντικό πεδίο για την εφαρμογή πηγών φωτός LED.

Για γενικό φωτισμό, οι άνθρωποι χρειάζονται περισσότερες πηγές λευκού φωτός. Η ανάπτυξη του LED που εκπέμπει λευκό φως ήταν επιτυχής το 1998. Αυτός ο τύπος LED κατασκευάζεται με την ενθυλάκωση τσιπ GaN και γρανάτη αλουμινίου υττρίου (YAG). Το τσιπ GaN εκπέμπει μπλε φως（ λ Η φθορίζουσα σκόνη YAG που περιέχει Ce3+ που παράγεται με πυροσυσσωμάτωση υψηλής θερμοκρασίας (p=465nm, Wd=30nm) εκπέμπει κίτρινο φως αφού διεγείρεται από αυτό το μπλε φως, με κορυφή 550nΦως LEDm. Το υπόστρωμα LED μπλε φωτός τοποθετείται σε κοιλότητα ανακλαστήρα σε σχήμα μπολ, καλυμμένο με λεπτό στρώμα ρητίνης αναμεμειγμένο με YAG, περίπου 200-500nm. Το μπλε φως που εκπέμπεται από το υπόστρωμα LED απορροφάται από τη φθορίζουσα σκόνη και ένα άλλο μέρος του μπλε φωτός αναμιγνύεται με το κίτρινο φως που εκπέμπεται από τη φθορίζουσα σκόνη για να ληφθεί λευκό φως.

Για τα λευκά LED 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 λήψης λευκού φωτός μέσω μπλε LED χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της απλής κατασκευής, του χαμηλού κόστους και της υψηλής τεχνολογικής ωριμότητας.