LED šviesos gaminių principai

LED (Light Emitting Diode) yra kietojo kūno puslaidininkinis įtaisas, galintis elektros energiją paversti matoma šviesa. Jis gali tiesiogiai paversti elektrą šviesa. Šviesos diodo šerdis yra puslaidininkinis lustas, kurio vienas galas yra pritvirtintas prie laikiklio, vienas galas yra neigiamas elektrodas, o kitas galas prijungtas prie teigiamo maitinimo šaltinio elektrodo, todėl visa lustas yra įdėtas į epoksidinę dervą.

Puslaidininkinis lustas susideda iš dviejų dalių, viena yra P tipo puslaidininkis, kuriame dominuoja skylės, o kita – N tipo puslaidininkis, kuriame dominuoja elektronai. Bet kai šie du puslaidininkiai yra sujungti, tarp jų susidaro P-N sandūra. Kai srovė praeina per laidą ir veikia lustą, elektronai stumiami link P srities, kur jie rekombinuojasi su skylutėmis ir išskiria energiją fotonų pavidalu. Tai yra principasLED šviesaemisija. Šviesos bangos ilgį, dar vadinamą šviesos spalva, lemia medžiaga, kuri sudaro P-N sandūrą.

Šviesos diodai gali tiesiogiai skleisti raudoną, geltoną, mėlyną, žalią, mėlyną, oranžinę, violetinę ir baltą šviesą.

Iš pradžių LED buvo naudojamas kaip indikatoriaus šviesos šaltinis prietaisams ir skaitikliams. Vėliau įvairių spalvų šviesos diodai buvo plačiai naudojami šviesoforuose ir didelio ploto ekranuose, duodantys gerą ekonominę ir socialinę naudą. Pavyzdžiui, 12 colių raudonas šviesoforas Jungtinėse Valstijose iš pradžių kaip šviesos šaltinis buvo naudojama 140 vatų kaitrinė lempa, turinti ilgą tarnavimo laiką ir mažą vizualinį efektyvumą, skleidžiančią 2000 liumenų baltos šviesos. Praleidus raudoną filtrą, šviesos praradimas siekia 90%, paliekant tik 200 liumenų raudonos šviesos. Naujo dizaino lempoje Lumileds naudoja 18 raudonų LED šviesos šaltinių, įskaitant grandinės nuostolius, kurie iš viso sunaudoja 14 vatų elektros ir sukuria tą patį šviesos efektą. Automobilių signaliniai žibintai taip pat yra svarbi LED šviesos šaltinių taikymo sritis.

Bendram apšvietimui žmonėms labiau reikia baltos šviesos šaltinių. 1998 m. buvo sėkmingai sukurtas baltą šviesą skleidžiantis LED. Šio tipo šviesos diodai gaminami kartu sujungiant GaN lustus ir itrio aliuminio granatą (YAG). GaN lustas skleidžia mėlyną šviesą (λ YAG fluorescenciniai milteliai, kurių sudėtyje yra Ce3+, pagaminti aukštos temperatūros sukepinimo būdu (p = 465 nm, Wd = 30 nm), skleidžia geltoną šviesą po sužadinimo šia mėlyna šviesa, kurios didžiausias yra 550 nLED šviesam. Mėlynos šviesos LED substratas yra sumontuotas dubenėlio formos reflektoriaus ertmėje, padengtas plonu dervos sluoksniu, sumaišytu su YAG, apie 200-500 nm. Mėlyną šviesą, kurią skleidžia LED substratas, sugeria fluorescenciniai milteliai, o kita mėlynos šviesos dalis sumaišoma su geltona šviesa, kurią skleidžia fluorescenciniai milteliai, kad būtų gauta balta šviesa.

InGaN/YAG baltiems šviesos diodams, pakeitus YAG fosforo cheminę sudėtį ir reguliuojant fosforo sluoksnio storį, galima gauti įvairių spalvų baltą šviesą, kurios spalvinė temperatūra 3500-10000K. Šis baltos šviesos gavimo būdas per mėlyną LED yra plačiai naudojamas dėl savo paprastos konstrukcijos, mažos kainos ir aukšto technologinio brandumo.