Принципи світлодіодних світильників

Світлодіод (світлодіод) — це твердотільний напівпровідниковий пристрій, який може перетворювати електричну енергію у видиме світло. Він може безпосередньо перетворювати електроенергію в світло. Серцем світлодіода є напівпровідниковий чіп, один кінець якого прикріплений до кронштейна, один кінець є негативним електродом, а інший кінець підключений до позитивного електрода джерела живлення, завдяки чому весь чіп залито в епоксидну смолу.

Напівпровідниковий чіп складається з двох частин, одна з яких є напівпровідником P-типу, в якому переважають дірки, а друга є напівпровідником N-типу, в якому домінують електрони. Але коли ці два напівпровідники з'єднані, між ними утворюється P-N-перехід. Коли струм проходить через дріт і діє на чіп, електрони штовхаються до області P, де вони рекомбінуються з дірками та випромінюють енергію у вигляді фотонів. Це принципсвітлодіодне світлоемісія. Довжина хвилі світла, також відома як колір світла, визначається матеріалом, який утворює P-N-перехід.

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

Спочатку світлодіод використовувався як індикаторне джерело світла для приладів і лічильників. Пізніше різнокольорові світлодіоди широко використовувалися в сигналах світлофорів і дисплеях великої площі, що приносило хороші економічні та соціальні вигоди. Взявши, наприклад, 12-дюймовий червоний світлофор, у Сполучених Штатах 140-ватна лампа розжарювання з довгим терміном служби та низькою візуальною ефективністю спочатку використовувалася як джерело світла, виробляючи 2000 люменів білого світла. Після проходження через червоний фільтр втрата світла становить 90%, залишаючи лише 200 люменів червоного світла. У новій розробленій лампі Lumileds використовує 18 червоних світлодіодних джерел світла, включаючи втрати в ланцюзі, які споживають загалом 14 Вт електроенергії та створюють такий же світловий ефект. Також важливою сферою застосування світлодіодних джерел світла є автомобільні сигнальні ліхтарі.

Для загального освітлення людям більше потрібні джерела білого світла. Розробка світлодіодів, що випромінюють біле світло, була успішною в 1998 році. Цей тип світлодіодів виготовляється шляхом інкапсуляції чіпів GaN та ітрій-алюмінієвого гранату (YAG). Чіп GaN випромінює синє світло（ λ Флуоресцентний порошок YAG, що містить Ce3+, утворений високотемпературним спіканням (p=465 нм, Wd=30 нм), випромінює жовте світло після збудження цим синім світлом з піком 550 нсвітлодіодне світлом. Світлодіодна підкладка синього світла встановлюється в порожнину рефлектора у формі чаші, покриту тонким шаром смоли, змішаної з YAG, приблизно 200-500 нм. Синє світло, випромінюване світлодіодною підкладкою, поглинається флуоресцентним порошком, а інша частина синього світла змішується з жовтим світлом, випромінюваним флуоресцентним порошком, щоб отримати біле світло.

Для білих світлодіодів InGaN/YAG шляхом зміни хімічного складу люмінофора YAG і регулювання товщини шару люмінофора можна отримати різні кольори білого світла з колірною температурою 3500-10000K. Цей спосіб отримання білого світла через синій світлодіод широко використовується завдяки простій конструкції, низькій вартості та високій технологічній розробленості.