Funktionsprinzip der LED-Lampe

LED (Light Emitting Diode) ist ein Festkörper-Halbleiterbauelement, das elektrische Energie in sichtbares Licht umwandeln kann. Es kann Strom direkt in Licht umwandeln. Das Herzstück einer LED ist ein Halbleiterwafer. Ein Ende des Wafers ist an einer Halterung befestigt, ein Ende ist eine negative Elektrode und das andere Ende ist mit der positiven Elektrode der Stromversorgung verbunden, so dass der gesamte Wafer in Epoxidharz eingekapselt ist.

Der Halbleiterchip besteht aus zwei Teilen. Ein Teil ist ein Halbleiter vom p-Typ, in dem Löcher dominieren, und das andere Ende ist ein Halbleiter vom n-Typ, hauptsächlich Elektronen. Aber wenn die zwei Halbleiter verbunden werden, wird zwischen ihnen ein p-n-Übergang gebildet. Wenn der Strom durch den Draht auf den Chip einwirkt, werden die Elektronen in den p-Bereich geschoben, wo sich die Elektronen und Löcher verbinden und dann Energie in Form von Photonen emittieren. Dies ist das Prinzip der LED-Lichtemission. Die Wellenlänge des Lichts, d. h. die Lichtfarbe, wird durch das Material bestimmt, das den p-n-Übergang bildet.

LED kann direkt rotes, gelbes, blaues, grünes, grünes, orangefarbenes, violettes und weißes Licht emittieren.

Zunächst wurde LED als Anzeigelichtquelle von Instrumenten und Messgeräten verwendet. Später wurden LED in verschiedenen Lichtfarben in Ampeln und großflächigen Bildschirmen weit verbreitet, was zu guten wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen führte. Nehmen Sie als Beispiel die rote 12-Zoll-Ampel. In den Vereinigten Staaten wurde ursprünglich eine 140-Watt-Glühlampe mit langer Lebensdauer und geringer Lichtausbeute als Lichtquelle verwendet, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugte. Nach dem Passieren des Rotfilters beträgt der Lichtverlust 90 %, sodass nur noch 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben. In der neu gestalteten Lampe verwendet Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen, einschließlich Schaltungsverlust, die insgesamt 14 Watt verbrauchen, um den gleichen Lichteffekt zu erzeugen. Automobil-Signallampen sind auch ein wichtiges Anwendungsgebiet von LED-Lichtquellen.

Für die allgemeine Beleuchtung benötigen die Menschen mehr weiße Lichtquellen. 1998 wurde die weiße LED erfolgreich entwickelt. Die LED besteht aus Gan-Chip und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), die zusammen eingekapselt sind. Der Gan-Chip emittiert blaues Licht （ λ P = 465 nm, WD = 30 nm), YAG-Phosphor, der Ce3 + enthält und durch Hochtemperatursintern hergestellt wird, emittiert gelbes Licht, nachdem er von diesem blauen Licht angeregt wurde, mit einem Spitzenwert von 550 n LED-Lampe m. Das blaue LED-Substrat wird in den schalenförmigen reflektierenden Hohlraum eingebaut und mit einer dünnen Harzschicht bedeckt, die mit YAG gemischt ist, etwa 200-500 nm. Ein Teil des von dem LED-Substrat emittierten blauen Lichts wird von dem Leuchtstoff absorbiert, und der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem von dem Leuchtstoff emittierten gelben Licht gemischt, um weißes Licht zu erhalten.

Für weiße InGaN / YAG-LEDs können verschiedene Farben von weißem Licht mit einer Farbtemperatur von 3500-10000 K erhalten werden, indem die chemische Zusammensetzung des YAG-Phosphors geändert und die Dicke der Phosphorschicht angepasst wird. Diese Methode, weißes Licht durch blaue LED zu erhalten, hat die Vorteile einer einfachen Struktur, geringer Kosten und einer hohen technischen Reife, weshalb sie am häufigsten verwendet wird