Светодиод (Light Emitting Diode), светоизлучающий диод, представляет собой твердотельное полупроводниковое устройство, которое может преобразовывать электрическую энергию в видимый свет.Он может напрямую преобразовывать электричество в свет.Сердцем светодиода является полупроводниковый чип, один конец чипа прикреплен к опоре, один конец является отрицательным полюсом, а другой конец подключен к положительному полюсу источника питания, так что весь чип инкапсулирован. с помощью эпоксидной смолы.
Полупроводниковая пластина состоит из двух частей, одна часть — полупроводник P-типа, в котором преобладают дырки, а другой конец — полупроводник N-типа, здесь в основном электроны.Но когда эти два полупроводника соединяются, между ними образуется PN-переход.Когда ток действует на чип через провод, электроны будут выталкиваться в область P, где электроны и дырки рекомбинируются, а затем излучают энергию в виде фотонов.Это принцип излучения светодиодов.Длина волны света — это цвет света, который определяется материалом, образующим PN-переход.
Светодиод может напрямую излучать красный, желтый, синий, зеленый, голубой, оранжевый, фиолетовый и белый свет.
Первоначально светодиоды использовались в качестве источников индикаторного света для приборов и счетчиков.Позже светодиоды различных цветов света стали широко использоваться в светофорах и экранах дисплеев большой площади, что принесло хорошие экономические и социальные выгоды.В качестве примера возьмем 12-дюймовую красную светофорную лампу.В США в качестве источника света первоначально использовалась 140-ваттная лампа накаливания с длительным сроком службы и низкой оптической эффективностью, дающая 2000 люмен белого света.После прохождения через красный фильтр потеря света составляет 90%, остается только 200 люмен красного света.В новой лампе Lumileds используются 18 красных светодиодных источников света, которые потребляют в общей сложности 14 Вт, включая потери в цепи, для создания такого же светового эффекта.Автомобильные сигнальные огни также являются важной областью применения светодиодных источников света.
Для общего освещения людям больше нужны источники белого света.В 1998 году был успешно разработан белый светодиод.Этот светодиод изготовлен путем инкапсуляции чипа GaN и иттрий-алюминиевого граната (YAG).Чип GaN излучает синий свет (λp=465 нм, Wd=30 нм), а YAG-люминофор, содержащий Ce3+, изготовленный методом высокотемпературного спекания, возбуждается этим синим светом и излучает желтый свет с пиком лампы 550nLED m.Подложка синего светодиода установлена в отражающей полости чашеобразной формы, покрытой тонким слоем смолы, смешанной с YAG, толщиной около 200-500 нм.Часть синего света, излучаемого светодиодной подложкой, поглощается люминофором, а другая часть синего света смешивается с желтым светом, излучаемым люминофором, для получения белого света.
Для белых светодиодов InGaN/YAG путем изменения химического состава YAG-люминофора и регулирования толщины слоя люминофора можно получить белый свет различных цветов с цветовой температурой 3500-10000К.Этот метод получения белого света с помощью синего светодиода имеет простую структуру, низкую стоимость и высокую технологическую зрелость, поэтому он наиболее распространен.
