Dioda LED (dioda elektroluminescencyjna) to półprzewodnikowe urządzenie półprzewodnikowe, które może przetwarzać energię elektryczną na światło widzialne. Może ona bezpośrednio przetwarzać energię elektryczną na światło. Sercem diody LED jest układ scalony. Jeden koniec układu jest przymocowany do wspornika, drugi koniec jest biegunem ujemnym, a drugi koniec jest podłączony do bieguna dodatniego zasilacza, dzięki czemu cały układ jest zalany żywicą epoksydową.
Układ scalony półprzewodnikowy składa się z dwóch części. Jedna część to półprzewodnik typu P, w którym dominują dziury, a druga to półprzewodnik typu N, w którym dominują elektrony. Połączenie tych dwóch półprzewodników tworzy między nimi złącze PN. Gdy prąd przepływa przez układ, elektrony są wypychane do obszaru P, gdzie rekombinują z dziurami, a następnie emitują energię w postaci fotonów. Na tym właśnie polega zasada emisji światła przez diody LED. Długość fali światła, czyli jego barwa, zależy od materiału, z którego wykonane jest złącze PN.
Diody LED mogą bezpośrednio emitować światło w kolorze czerwonym, żółtym, niebieskim, zielonym, pomarańczowym, fioletowym i białym.
Początkowo diody LED były używane jako źródło światła sygnalizacyjnego w przyrządach i licznikach. Później, diody LED o różnych kolorach światła były szeroko stosowane w sygnalizacji świetlnej i wyświetlaczach wielkopowierzchniowych, przynosząc korzyści ekonomiczne i społeczne. Weźmy za przykład 12-calową czerwoną lampę sygnalizacyjną. W Stanach Zjednoczonych pierwotnie jako źródło światła stosowano 140-watową żarówkę o długiej żywotności i niskiej wydajności świetlnej, która generowała 2000 lumenów białego światła. Po przejściu przez czerwony filtr strata światła wynosi 90%, pozostawiając tylko 200 lumenów czerwonego światła. W nowo zaprojektowanej lampie Lumileds wykorzystuje 18 czerwonych źródeł światła LED, wliczając straty w obwodzie. Całkowity pobór mocy wynosi 14 watów, co pozwala na uzyskanie takiego samego efektu świetlnego. Lampy sygnalizacyjne samochodowe są również ważnym obszarem zastosowań źródeł światła LED.
Do oświetlenia ogólnego ludzie potrzebują więcej źródeł białego światła. W 1998 roku udało się opracować białą diodę LED. Ta dioda LED jest wytwarzana poprzez połączenie chipa GaN i granatu itrowo-glinowego (YAG). Chip GaN emituje niebieskie światło (λ P = 465 nm, Wd = 30 nm), luminofor YAG zawierający Ce3+ spiekany w wysokiej temperaturze emituje żółte światło po wzbudzeniu tym niebieskim światłem, o wartości szczytowej 550 nm lampy LED. Niebieskie podłoże diody LED jest zainstalowane w miskowatej wnęce refleksyjnej, pokrytej cienką warstwą żywicy zmieszanej z YAG, o grubości około 200-500 nm. Niebieskie światło z podłoża diody LED jest częściowo absorbowane przez luminofor, a pozostała część niebieskiego światła jest mieszana z żółtym światłem z luminoforu, aby uzyskać białe światło.
W przypadku białych diod LED InGaN/YAG, poprzez zmianę składu chemicznego luminoforu YAG i regulację grubości warstwy luminoforu, można uzyskać różne odcienie białego światła o temperaturze barwowej 3500-10000 K. Ta metoda uzyskiwania białego światła za pomocą niebieskich diod LED charakteryzuje się prostą konstrukcją, niskim kosztem i wysokim stopniem zaawansowania technologicznego, dlatego jest szeroko stosowana.
Czas publikacji: 29-01-2024