Princíp LED svetla

LED (Light Emitting Diode)je polovodičové zariadenie v pevnej fáze, ktoré dokáže premieňať elektrickú energiu na viditeľné svetlo. Dokáže priamo premieňať elektrinu na svetlo. Srdcom LED je polovodičový čip. Jeden koniec čipu je pripevnený k držiaku, jeden koniec je záporná elektróda a druhý koniec je pripojený ku kladnej elektróde napájacieho zdroja, takže celý čip je zapuzdrený v epoxidovej živici.

Polovodičová doska sa skladá z dvoch častí. Jedna časť je polovodič typu P, v ktorom dominujú diery, a druhý koniec je polovodič typu N, kde sú prítomné hlavne elektróny. Ale keď sú tieto dva polovodiče spojené, vytvorí sa medzi nimi P-N prechod. Keď prúd pôsobí na plátok cez drôt, elektróny budú tlačené do oblasti P, kde sa elektróny rekombinujú s dierami a potom sa energia vyžaruje vo forme fotónov. Toto je princíp vyžarovania LED svetla. Vlnová dĺžka svetla, teda farba svetla, je určená materiálom tvoriacim P-N prechod.

LED môže priamo vyžarovať červené, žlté, modré, zelené, azúrové, oranžové, fialové a biele svetlo.

Spočiatku sa ako svetelné zdroje pre prístroje používali LED diódy. Neskôr sa LED diódy rôznych farieb svetla široko používali na semaforoch a veľkoplošných obrazovkách, čo prinášalo dobré ekonomické a sociálne výhody. Vezmite si ako príklad 12-palcový červený semafor. V Spojených štátoch sa ako zdroj svetla používa 140-wattová žiarovka s vizuálnou účinnosťou pri slabom osvetlení, ktorá produkuje 2 000 lúmenov bieleho svetla. Po prechode červeným filtrom sa stratí 90 % svetla a zostane len 200 lúmenov červeného svetla. V novonavrhnutom svietidle využíva Lumileds 18 červených LED svetelných zdrojov, ktoré na vytvorenie rovnakého svetelného efektu spotrebujú celkovo 14 wattov energie vrátane strát v obvode. Automobilové signálne svetlá sú tiež dôležitou oblasťou pre aplikácie svetelných zdrojov LED.

Pre všeobecné osvetlenie ľudia potrebujú zdroje bieleho svetla. V roku 1998 bola úspešne vyvinutá LED dióda vyžarujúca biele svetlo. Tento druh LED je vyrobený balením GaN čipov a ytriového hliníkového granátu (YAG). Čip GaN vyžaruje modré svetlo (λp=465nm, Wd=30nm) a YAG fosfor obsahujúci Ce3+ vyrobený vysokoteplotným spekaním vyžaruje žlté svetlo po vybudení modrým svetlom so špičkovou hodnotou 550nLED lampa m. Modrý LED substrát je inštalovaný v miske v tvare reflexnej dutiny a pokrytý tenkou vrstvou živice zmiešanej s YAG, asi 200-500 nm. Časť modrého svetla vyžarovaného substrátom LED je absorbovaná fosforom a druhá časť modrého svetla sa zmieša so žltým svetlom vyžarovaným fosforom, čím sa získa biele svetlo.

Pre InGaN/YAG biele LED je možné zmenou chemického zloženia YAG fosforu a úpravou hrúbky fosforovej vrstvy získať biele svetlo rôznych farieb s farebnou teplotou 3500-10000K. Tento spôsob získavania bieleho svetla prostredníctvom modrej LED má jednoduchú štruktúru, nízku cenu a vysokú technologickú vyspelosť, preto je najpoužívanejší.