Principio di funzionamento della lampada LED

Il LED è un dispositivo semiconduttore a stato solido in grado di convertire l'energia elettrica in luce visibile. Può convertire direttamente l'elettricità in luce. Il cuore del LED è un chip semiconduttore. Un'estremità del chip è fissata a una staffa, un'estremità è un polo negativo e l'altra estremità è collegata al polo positivo dell'alimentatore, in modo che l'intero chip sia incapsulato con resina epossidica.

Il chip semiconduttore è composto da due parti. Una parte è un semiconduttore di tipo P, in cui sono dominanti i buchi, e l'altra estremità è un semiconduttore di tipo N, in cui sono dominanti gli elettroni. Ma quando questi due semiconduttori sono collegati, tra loro si forma una giunzione P-N. Quando la corrente agisce sul chip attraverso il filo, gli elettroni verranno spinti nell'area P, dove gli elettroni si ricombineranno con le lacune, e quindi emetteranno energia sotto forma di fotoni. Questo è il principio diLuce LEDemissione. La lunghezza d'onda della luce, cioè il colore della luce, è determinata dal materiale che forma la giunzione PN.

Il LED può emettere direttamente luce rossa, gialla, blu, verde, verde, arancione, viola e bianca.

Inizialmente, il LED veniva utilizzato come sorgente luminosa di strumenti e contatori. Successivamente, vari LED di colore chiaro furono ampiamente utilizzati nei semafori e nei display di grandi dimensioni, producendo buoni vantaggi economici e sociali. Prendiamo come esempio la lampada rossa del semaforo da 12 pollici. Negli Stati Uniti, originariamente come sorgente luminosa veniva utilizzata la lampada a incandescenza da 140 watt, di lunga durata e bassa efficienza luminosa, che produceva 2000 lumen di luce bianca. Dopo aver attraversato il filtro rosso, la perdita di luce è del 90%, lasciando solo 200 lumen di luce rossa. Nella lampada di nuova concezione, Lumileds utilizza 18 sorgenti luminose LED rosse, inclusa la perdita del circuito. Il consumo energetico totale è di 14 watt, che possono produrre lo stesso effetto luminoso. Anche le luci di segnalazione per automobili rappresentano un importante campo di applicazione delle sorgenti luminose a LED.

Per l’illuminazione generale, le persone hanno bisogno di più fonti di luce bianca. Nel 1998 è stato sviluppato con successo il LED bianco. Questo LED è realizzato confezionando insieme il chip GaN e il granato di ittrio e alluminio (YAG). Il chip GaN emette luce blu（ λ P=465nm, Wd=30nm), il fosforo YAG contenente Ce3+ sinterizzato ad alta temperatura emette luce gialla dopo essere stato eccitato da questa luce blu, con un valore di picco di 550n Lampada LED m. Il substrato LED blu è installato nella cavità di riflessione a forma di ciotola, ricoperta da un sottile strato di resina miscelata con YAG, circa 200-500 nm. La luce blu proveniente dal substrato LED viene in parte assorbita dal fosforo e l'altra parte della luce blu viene miscelata con la luce gialla proveniente dal fosforo per ottenere la luce bianca.

Per i LED bianchi InGaN/YAG, modificando la composizione chimica del fosforo YAG e regolando lo spessore dello strato di fosforo, è possibile ottenere varie luci bianche con temperatura di colore di 3500-10000K. Questo metodo per ottenere luce bianca tramite LED blu presenta i vantaggi di una struttura semplice, un basso costo e un'elevata maturità tecnologica, quindi è ampiamente utilizzato.