Prinsip lampu LED

LED (Diod Pemancar Cahaya)ialah peranti semikonduktor keadaan pepejal yang boleh menukar tenaga elektrik kepada cahaya yang boleh dilihat. Ia secara langsung boleh menukar elektrik kepada cahaya. Jantung LED ialah cip semikonduktor. Satu hujung cip dilekatkan pada pendakap, satu hujung adalah elektrod negatif, dan hujung yang lain disambungkan ke elektrod positif bekalan kuasa, supaya keseluruhan cip dibungkus dalam resin epoksi.

Wafer semikonduktor terdiri daripada dua bahagian. Satu bahagian ialah semikonduktor jenis P, di mana lubang mendominasi, dan hujung yang lain ialah semikonduktor jenis N, di mana elektron kebanyakannya hadir. Tetapi apabila kedua-dua semikonduktor ini disambungkan, persimpangan P-N terbentuk di antara mereka. Apabila arus bertindak pada wafer melalui wayar, elektron akan ditolak ke rantau P, di mana elektron akan bergabung semula dengan lubang, dan kemudian tenaga akan dipancarkan dalam bentuk foton. Ini adalah prinsip pemancaran cahaya LED. Panjang gelombang cahaya, iaitu warna cahaya, ditentukan oleh bahan yang membentuk simpang P-N.

LED boleh terus memancarkan cahaya merah, kuning, biru, hijau, cyan, oren, ungu dan putih.

Pada mulanya, LED digunakan sebagai sumber cahaya penunjuk untuk instrumen. Kemudian, LED pelbagai warna cahaya digunakan secara meluas dalam lampu isyarat dan skrin paparan kawasan besar, menghasilkan faedah ekonomi dan sosial yang baik. Ambil lampu isyarat merah 12 inci sebagai contoh. Di Amerika Syarikat, lampu pijar 140 watt kecekapan visual cahaya rendah yang tahan lama digunakan sebagai sumber cahaya, yang menghasilkan 2,000 lumen cahaya putih. Selepas melalui penapis merah, 90% cahaya hilang, meninggalkan hanya 200 lumen cahaya merah. Dalam lampu yang direka bentuk baru, Lumileds menggunakan 18 sumber cahaya LED merah, yang menggunakan sejumlah 14 watt kuasa termasuk kehilangan litar untuk menghasilkan kesan cahaya yang sama. Lampu isyarat automotif juga merupakan kawasan penting untuk aplikasi sumber cahaya LED.

Untuk pencahayaan umum, orang memerlukan sumber cahaya putih. Pada tahun 1998, LED pemancar cahaya putih telah berjaya dibangunkan. LED jenis ini dibuat dengan membungkus cip GaN dan yttrium aluminium garnet (YAG). Cip GaN memancarkan cahaya biru (λp=465nm, Wd=30nm), dan fosfor YAG yang mengandungi Ce3+ yang dibuat oleh pensinteran suhu tinggi memancarkan cahaya kuning selepas teruja oleh cahaya biru, dengan nilai puncak lampu 550nLED m. Substrat LED biru dipasang dalam rongga reflektif berbentuk mangkuk dan ditutup dengan lapisan nipis resin bercampur dengan YAG, kira-kira 200-500nm. Sebahagian daripada cahaya biru yang dipancarkan oleh substrat LED diserap oleh fosfor, dan bahagian lain cahaya biru dicampur dengan cahaya kuning yang dipancarkan oleh fosfor untuk mendapatkan cahaya putih.

Untuk LED putih InGaN/YAG, dengan menukar komposisi kimia fosfor YAG dan melaraskan ketebalan lapisan fosfor, cahaya putih pelbagai warna dengan suhu warna 3500-10000K boleh diperolehi. Kaedah mendapatkan cahaya putih melalui LED biru ini mempunyai struktur mudah, kos rendah, dan kematangan teknologi tinggi, jadi ia adalah yang paling banyak digunakan.