Het principe van LED-verlichting

LED (Light Emitting Diode) is een halfgeleiderapparaat in vaste toestand dat elektrische energie kan omzetten in zichtbaar licht, dat elektriciteit direct in licht kan omzetten. Het hart van een LED is een halfgeleiderchip, waarvan het ene uiteinde is bevestigd aan een beugel, het ene uiteinde de negatieve elektrode is en het andere uiteinde is verbonden met de positieve elektrode van de voeding, waardoor de hele chip is ingekapseld in epoxyhars .
Een halfgeleiderchip bestaat uit twee delen: het ene is een halfgeleider van het P-type waarin gaten domineren, en het andere is een halfgeleider van het N-type waarin elektronen domineren. Maar wanneer deze twee halfgeleiders met elkaar worden verbonden, wordt er een PN-overgang tussen gevormd. Wanneer een elektrische stroom door een draad gaat en op deze chip inwerkt, worden elektronen naar het P-gebied geduwd, waar ze recombineren met gaten en energie uitstralen in de vorm van fotonen. Dit is het principe van LED-lichtemissie. De golflengte van licht, ook wel de kleur van licht genoemd, wordt bepaald door het materiaal dat de PN-overgang vormt.
LED kan direct rood, geel, blauw, groen, blauw, oranje, paars en wit licht uitstralen.
Aanvankelijk werd LED gebruikt als indicatielichtbron voor instrumenten en meters. Later werden verschillende kleuren-LED's op grote schaal gebruikt in verkeerslichten en grote displays, wat goede economische en sociale voordelen opleverde. Als we het rode verkeerslicht van 12 inch als voorbeeld nemen, werd in de Verenigde Staten oorspronkelijk een gloeilamp van 140 watt met een lange levensduur en een laag visueel rendement als lichtbron gebruikt, die 2000 lumen aan wit licht produceerde. Na passage door het rode filter bedraagt ​​het lichtverlies 90%, waardoor er slechts 200 lumen aan rood licht overblijft. In de nieuw ontworpen lamp maakt Lumileds gebruik van 18 rode LED-lichtbronnen, inclusief circuitverliezen, die in totaal 14 watt aan stroom verbruiken en hetzelfde lichteffect produceren. Ook autosignaallampen zijn een belangrijk terrein voor de toepassing van LED-lichtbronnen.
Voor algemene verlichting geven mensen de voorkeur aan witte lichtbronnen. In 1998 werd LED met wit licht met succes ontwikkeld. Dit type LED wordt gemaakt door GaN-chips en yttriumaluminium-granaat (YAG) samen in te kapselen. GaN-chip zendt blauw licht uit (λ P=465nm, Wd=30nm), gesinterd YAG-fluorescerend poeder op hoge temperatuur dat Ce3+ bevat, zendt geel licht uit na te zijn opgewonden door dit blauwe licht, met een piekwaarde van 550n LED-lamp m. Het blauwe LED-substraat wordt geïnstalleerd in een komvormige reflectieholte, bedekt met een dunne laag hars gemengd met YAG, ongeveer 200-500nm. Het blauwe licht dat door het LED-substraat wordt uitgezonden, wordt gedeeltelijk geabsorbeerd door het fluorescerende poeder, terwijl het andere deel wordt gemengd met het gele licht dat wordt uitgezonden door het fluorescerende poeder om wit licht te verkrijgen.
Voor witte InGaN/YAG-LED's kunnen, door de chemische samenstelling van YAG-fosfor te veranderen en de dikte van de fosforlaag aan te passen, verschillende kleuren wit licht met een kleurtemperatuur van 3500-10000K worden verkregen. Deze methode voor het verkrijgen van wit licht via blauwe LED wordt veel gebruikt vanwege de eenvoudige structuur, lage kosten en hoge technologische volwassenheid.