LED (светодиод), светодиод, е твърдотелен полупроводников елемент, който може да преобразува електрическата енергия във видима светлина. Той може директно да преобразува електричеството в светлина. Сърцето на LED е полупроводников чип. Единият край на чипа е прикрепен към скоба, единият край е отрицателен полюс, а другият край е свързан към положителния полюс на захранването, така че целият чип е капсулиран с епоксидна смола.
Полупроводниковият чип е съставен от две части. Едната част е P-тип полупроводник, в който доминират дупките, а другият край е N-тип полупроводник, в който доминират електроните. Но когато тези два полупроводника са свързани, между тях се образува PN преход. Когато токът действа върху чипа през проводника, електроните ще бъдат изтласкани към P областта, където ще се рекомбинират с дупките и след това ще излъчват енергия под формата на фотони. Това е принципът на излъчване на LED светлина. Дължината на вълната на светлината, т.е. цветът на светлината, се определя от материала, който образува PN прехода.
LED може директно да излъчва червена, жълта, синя, зелена, оранжева, лилава и бяла светлина.
Първоначално LED диодите са били използвани като източник на светлина за индикаторни инструменти и измервателни уреди. По-късно различни светли светодиоди са били широко използвани в светофари и дисплеи с голяма площ, което е довело до добри икономически и социални ползи. Вземете за пример 12-инчовата червена светофарна лампа. В Съединените щати първоначално като източник на светлина е била използвана 140-ватова лампа с нажежаема жичка с дълъг живот и ниска светлинна ефективност, която е произвеждала 2000 лумена бяла светлина. След преминаване през червения филтър, загубата на светлина е 90%, оставяйки само 200 лумена червена светлина. В новоразработената лампа Lumileds използва 18 червени LED източника на светлина, включително загубите във веригата. Общата консумация на енергия е 14 вата, което може да произведе същия светлинен ефект. Автомобилните светофари също са важна област на приложение на LED светлинни източници.
За общо осветление хората се нуждаят от повече източници на бяла светлина. През 1998 г. беше успешно разработен белият светодиод. Този светодиод е направен чрез комбиниране на GaN чип и итриево-алуминиев гранат (YAG). GaN чипът излъчва синя светлина (λP=465nm, Wd=30nm), а YAG фосфорът, съдържащ Ce3+, синтерован при висока температура, излъчва жълта светлина след възбуждане от тази синя светлина с пикова стойност от 550nm на LED лампата. Синият LED субстрат е инсталиран в куполообразна отражателна кухина, покрита с тънък слой смола, смесена с YAG, с дължина на вълната около 200-500nm. Синята светлина от LED субстрата се абсорбира частично от фосфора, а другата част се смесва с жълтата светлина от фосфора, за да се получи бяла светлина.
За белия InGaN/YAG светодиод, чрез промяна на химичния състав на YAG фосфора и регулиране на дебелината на фосфорния слой, могат да се получат различни видове бяла светлина с цветна температура от 3500-10000K. Този метод за получаване на бяла светлина чрез син светодиод има проста структура, ниска цена и висока технологична зрялост, така че е широко използван.
Време на публикуване: 29 януари 2024 г.