LED (Light Emitting Diode), светоизлучающий диод, представляет собой твердотельное полупроводниковое устройство, которое может преобразовывать электрическую энергию в видимый свет. Он может напрямую преобразовывать электричество в свет. Сердцем светодиода является полупроводниковый чип. Один конец чипа прикреплен к кронштейну, один конец является отрицательным полюсом, а другой конец подключен к положительному полюсу источника питания, так что весь чип инкапсулирован эпоксидной смолой.
Полупроводниковый чип состоит из двух частей. Одна часть — это полупроводник P-типа, в котором доминируют дырки, а другой конец — полупроводник N-типа, в котором доминируют электроны. Но когда эти два полупроводника соединены, между ними образуется PN-переход. Когда ток действует на чип через провод, электроны будут выталкиваться в область P, где электроны будут рекомбинировать с дырками, а затем излучать энергию в виде фотонов. Это принцип излучения светодиодного света. Длина волны света, то есть цвет света, определяется материалом, который образует PN-переход.
Светодиод может напрямую излучать красный, желтый, синий, зеленый, оранжевый, фиолетовый и белый свет.
Сначала светодиод использовался в качестве источника света индикатора приборов и счетчиков. Позже различные цветные светодиоды широко использовались в светофорах и дисплеях большой площади, что давало хорошие экономические и социальные выгоды. Возьмем в качестве примера 12-дюймовую красную сигнальную лампу светофора. В Соединенных Штатах изначально в качестве источника света использовалась 140-ваттная лампа накаливания с длительным сроком службы и низкой световой эффективностью, которая производила 2000 люменов белого света. После прохождения через красный фильтр потеря света составляет 90%, остается только 200 люменов красного света. В новой лампе Lumileds использует 18 красных светодиодных источников света, включая потери в цепи. Общая потребляемая мощность составляет 14 Вт, что может производить тот же световой эффект. Автомобильная сигнальная лампа также является важной областью применения светодиодных источников света.
Для общего освещения людям нужно больше источников белого света. В 1998 году был успешно разработан белый светодиод. Этот светодиод изготавливается путем упаковки чипа GaN и иттрий-алюминиевого граната (YAG) вместе. Чип GaN излучает синий свет (λ P = 465 нм, Wd = 30 нм), фосфор YAG, содержащий Ce3+, спеченный при высокой температуре, излучает желтый свет после возбуждения этим синим светом с пиковым значением 550n светодиодная лампа м. Подложка синего светодиода установлена в чашеобразной отражательной полости, покрытой тонким слоем смолы, смешанной с YAG, около 200-500 нм. Синий свет от подложки светодиода частично поглощается люминофором, а другая часть синего света смешивается с желтым светом от люминофора для получения белого света.
Для белых светодиодов InGaN/YAG путем изменения химического состава фосфора YAG и регулировки толщины слоя фосфора можно получить различные белые огни с цветовой температурой 3500-10000 К. Этот метод получения белого света с помощью синего светодиода имеет простую структуру, низкую стоимость и высокую технологическую зрелость, поэтому он широко используется.
Время публикации: 29 января 2024 г.