LED lambanın çalışma prensibi

LED (Işık Yayan Diyot), ışık yayan bir diyot, elektrik enerjisini görünür ışığa dönüştürebilen katı hal yarı iletken bir cihazdır. Elektriği doğrudan ışığa dönüştürebilir. LED'in kalbi yarı iletken bir çiptir. Çipin bir ucu bir brakete bağlanır, bir uç negatif kutuptur ve diğer uç güç kaynağının pozitif kutbuna bağlanır, böylece tüm çip epoksi reçine ile kapsüllenir. Yarıiletken çipi iki kısımdan oluşur, bir kısım deliklerin baskın olduğu bir P tipi yarı iletkendir ve diğer uç, esas olarak elektronlar olan N tipi bir yarı iletkendir. Ancak bu iki yarı iletken bağlandığında, aralarında bir P-N kavşağı oluşur. Mevcut çip üzerinde telden geçtiğinde, elektronlar elektronların ve deliklerin yeniden birleştiği P bölgesine itilecek ve daha sonra fotonlar şeklinde enerji yayacaklar. Bu, LED ışık emisyonu prensibidir. Işığın dalga boyu, yani ışığın rengi, P-N kavşağını oluşturan malzeme ile belirlenir.

Başlangıçta, LED enstrümanlar ve sayaçlar için bir gösterge ışık kaynağı olarak kullanılmıştır. Daha sonra, çeşitli açık renklerin LED'leri trafik ışıklarında ve büyük alan ekranlarında yaygın olarak kullanıldı ve iyi ekonomik ve sosyal faydalar üretti. Örnek olarak 12 inçlik kırmızı trafik ışığını alın. Amerika Birleşik Devletleri'nde, ilk olarak 2.000 lümen beyaz ışık üreten ışık kaynağı olarak uzun ömürlü, düşük ışık verimli 140 watt akkor lamba kullanıldı. Kırmızı filtreden geçtikten sonra ışığın% 90'ı kaybolur ve sadece 200 lümen kırmızı ışık bırakır. Yeni tasarlanan lambada Lumileds, devre kayıpları da dahil olmak üzere 18 kırmızı LED ışık kaynağı kullanır ve aynı ışık efekti üretmek için toplam 14 watt güç tüketir. Araç sinyal ışıkları da LED ışık kaynağı uygulamasının önemli bir alanıdır.

Genel aydınlatma için insanların beyaz ışık kaynaklarına daha fazla ihtiyaçları vardır. 1998'de beyaz ışık LED'leri başarıyla geliştirildi. Bu LED, Gan yongaları ve Yttrium alüminyum garnet (YAG) kapsüllenerek yapılır. Gan çipi mavi ışık yayar (λp = 465nm, wd = 30nm) ve yüksek sıcaklık sinterleme ile yapılan Ce3+ içeren YAG fosforu bu mavi ışık tarafından heyecanlanır ve 550nm pik değeri sarı ışık yayar. Mavi LED substrat, kase şeklindeki yansıtıcı bir boşluğa monte edilir ve yaklaşık 200-500nm YAG ile karıştırılmış ince bir reçine tabakası ile kaplanmıştır. LED substrat tarafından yayılan mavi ışığın bir kısmı fosfor tarafından emilir ve mavi ışığın diğer kısmı, beyaz ışık elde etmek için fosfor tarafından yayılan sarı ışıkla karıştırılır. Ingan/Yag beyaz LED'ler için, YAG fosforunun kimyasal bileşimini değiştirerek ve fosfor tabakasının kalınlığını ayarlayarak, 3500-10000 renk sıcaklığına sahip çeşitli beyaz ışık renkleri elde edilebilir. Mavi LED'lerden beyaz ışık elde etmenin bu yöntemi, yapı açısından basit, düşük maliyetli ve teknolojide oldukça olgundur, bu nedenle en yaygın olarak kullanılan.