Prinsip operasi lampu LED

LED 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 kutub negatif, dan hujung yang lain disambungkan ke kutub positif bekalan kuasa, supaya keseluruhan cip dikapsulkan oleh resin epoksi.

Cip semikonduktor terdiri daripada dua bahagian. Satu bahagian ialah semikonduktor jenis P, di mana lubang adalah dominan, dan hujung yang lain ialah semikonduktor jenis N, di mana elektron dominan. Tetapi apabila kedua-dua semikonduktor ini disambungkan, persimpangan P-N terbentuk di antara mereka. Apabila arus bertindak pada cip melalui wayar, elektron akan ditolak ke kawasan P, di mana elektron akan bergabung semula dengan lubang, dan kemudian mengeluarkan tenaga dalam bentuk foton. Ini adalah prinsipLampu LEDpelepasan. Panjang gelombang cahaya, iaitu warna cahaya, ditentukan oleh bahan yang membentuk simpang P-N.

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

Pada mulanya, LED digunakan sebagai sumber cahaya penunjuk instrumen dan meter. Kemudian, pelbagai LED berwarna terang digunakan secara meluas dalam lampu isyarat dan paparan kawasan yang besar, menghasilkan faedah ekonomi dan sosial yang baik. Ambil lampu isyarat trafik merah 12 inci sebagai contoh. Di Amerika Syarikat, lampu pijar 140 watt dengan jangka hayat yang panjang dan kecekapan bercahaya rendah pada asalnya digunakan sebagai sumber cahaya, yang menghasilkan 2000 lumen cahaya putih. Selepas melalui penapis merah, kehilangan cahaya adalah 90%, meninggalkan hanya 200 lumen cahaya merah. Dalam lampu yang direka bentuk baru, Lumileds menggunakan 18 sumber cahaya LED merah, termasuk kehilangan litar. Jumlah penggunaan kuasa ialah 14 watt, yang boleh menghasilkan kesan cahaya yang sama. Lampu isyarat kereta juga merupakan bidang penting aplikasi sumber cahaya LED.

Untuk pencahayaan umum, orang memerlukan lebih banyak sumber cahaya putih. Pada tahun 1998, LED putih telah berjaya dibangunkan. LED ini dibuat dengan membungkus cip GaN dan yttrium aluminium garnet (YAG) bersama-sama. Cip GaN memancarkan cahaya biru（ λ P=465nm, Wd=30nm), fosfor YAG yang mengandungi Ce3+ yang disinter pada suhu tinggi mengeluarkan cahaya kuning selepas teruja dengan cahaya biru ini, dengan nilai puncak lampu LED 550n m. Substrat LED biru dipasang dalam rongga pantulan berbentuk mangkuk, ditutup dengan lapisan nipis resin bercampur dengan YAG, kira-kira 200-500nm. Cahaya biru dari substrat LED sebahagiannya diserap oleh fosfor, dan bahagian lain cahaya biru dicampur dengan cahaya kuning dari fosfor untuk mendapatkan cahaya putih.

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