LED šviesos principas

LED (šviesos diodas)yra kietojo kūno puslaidininkinis įtaisas, galintis elektros energiją paversti matoma šviesa. Jis gali tiesiogiai paversti elektrą šviesa. Šviesos diodo širdis yra puslaidininkinis lustas. Vienas lusto galas yra pritvirtintas prie laikiklio, vienas galas yra neigiamas elektrodas, o kitas galas yra prijungtas prie teigiamo maitinimo šaltinio elektrodo, kad visa lustas būtų apgaubtas epoksidine derva.

Puslaidininkinė plokštelė sudaryta iš dviejų dalių. Viena dalis yra P tipo puslaidininkis, kuriame dominuoja skylės, o kitas galas yra N tipo puslaidininkis, kuriame daugiausia yra elektronų. Bet kai šie du puslaidininkiai yra sujungti, tarp jų susidaro P-N sandūra. Srovei veikiant plokštelę per laidą, elektronai bus nustumti į P sritį, kur elektronai rekombinuosis su skylutėmis, o tada energija bus išspinduliuojama fotonų pavidalu. Tai yra LED šviesos spinduliavimo principas. Šviesos bangos ilgį, tai yra šviesos spalvą, lemia medžiaga, sudaranti P-N sandūrą.

LED gali tiesiogiai skleisti raudoną, geltoną, mėlyną, žalią, žalsvai mėlyną, oranžinę, violetinę ir baltą šviesą.

Iš pradžių šviesos diodai buvo naudojami kaip prietaisų indikatoriaus šviesos šaltiniai. Vėliau įvairių spalvų šviesos diodai buvo plačiai naudojami šviesoforuose ir didelio ploto ekranuose, duodantys gerą ekonominę ir socialinę naudą. Kaip pavyzdį paimkite 12 colių raudoną šviesoforo signalą. Jungtinėse Amerikos Valstijose kaip šviesos šaltinis naudojama ilgaamžė, silpno apšvietimo vizualinio efektyvumo 140 vatų kaitrinė lempa, kuri skleidžia 2000 liumenų baltos šviesos. Praleidus raudoną filtrą, prarandama 90% šviesos, lieka tik 200 liumenų raudonos šviesos. Naujo dizaino lempoje Lumileds naudoja 18 raudonų LED šviesos šaltinių, kurie iš viso sunaudoja 14 vatų galios, įskaitant grandinės nuostolius, kad sukurtų tą patį šviesos efektą. Automobilių signaliniai žibintai taip pat yra svarbi LED šviesos šaltinių taikymo sritis.

Bendram apšvietimui žmonėms reikia baltos šviesos šaltinių. 1998 metais buvo sėkmingai sukurtas baltą šviesą skleidžiantis LED. Tokio tipo šviesos diodai gaminami pakuojant GaN lustus ir itrio aliuminio granatą (YAG). GaN lustas skleidžia mėlyną šviesą (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), o YAG fosforas, turintis Ce3+, pagamintas aukštos temperatūros sukepinimo būdu, skleidžia geltoną šviesą, sužadintas mėlynos šviesos, o didžiausia vertė yra 550 nLED lempos m. Mėlynas LED substratas yra sumontuotas dubenėlio formos atspindinčioje ertmėje ir padengtas plonu dervos sluoksniu, sumaišytu su YAG, apie 200-500 nm. Dalį LED substrato skleidžiamos mėlynos šviesos sugeria fosforas, o kita mėlynos šviesos dalis sumaišoma su fosforo skleidžiama geltona šviesa, kad gautųsi balta šviesa.

InGaN/YAG baltiems šviesos diodams, pakeitus YAG fosforo cheminę sudėtį ir reguliuojant fosforo sluoksnio storį, galima gauti įvairių spalvų baltą šviesą, kurios spalvos temperatūra 3500-10000K. Šis baltos šviesos gavimo per mėlyną šviesos diodą būdas yra paprastos struktūros, mažos kainos ir aukšto technologinio brandumo, todėl jis yra dažniausiai naudojamas.