Funktionsprinzip der LED-Lampe

LED ist ein Festkörper-Halbleiterbauelement, das elektrische Energie in sichtbares Licht umwandeln kann. Es kann Strom direkt in Licht umwandeln. Das Herzstück der LED ist ein Halbleiterchip. Ein Ende des Chips ist an einer Halterung befestigt, ein Ende ist ein Minuspol und das andere Ende ist mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, sodass der gesamte Chip mit Epoxidharz ummantelt 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, in dem Elektronen dominieren. Wenn diese beiden Halbleiter jedoch verbunden werden, entsteht zwischen ihnen ein PN-Übergang. Wenn der Strom durch den Draht auf den Chip einwirkt, werden die Elektronen in den P-Bereich gedrückt, wo sie mit Löchern rekombinieren und dann Energie in Form von Photonen abgeben. Das ist das Prinzip vonLED-LichtEmission. Die Wellenlänge des Lichts, also die Farbe des Lichts, wird durch das Material bestimmt, das den P-N-Übergang bildet.

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

Zunächst wurden LEDs als Anzeigelichtquelle für Instrumente und Messgeräte verwendet. Später wurden verschiedene helle LEDs in großem Umfang in Ampeln und Großflächenanzeigen eingesetzt, was zu großen wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen führte. Nehmen Sie als Beispiel die 12 Zoll große rote Ampellampe. In den USA wurde ursprünglich die 140-Watt-Glühlampe mit langer Lebensdauer und geringer Lichtausbeute als Lichtquelle verwendet, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugte. Nach dem Durchgang durch den Rotfilter beträgt der Lichtverlust 90 %, sodass nur noch 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben. In der neu gestalteten Lampe verwendet Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen, inklusive Schaltungsverlust. Der Gesamtstromverbrauch beträgt 14 Watt, wodurch der gleiche Leuchteffekt erzielt werden kann. Signallampen für Kraftfahrzeuge sind ebenfalls ein wichtiges Anwendungsgebiet für LED-Lichtquellen.

Für die Allgemeinbeleuchtung benötigen Menschen mehr weiße Lichtquellen. Im Jahr 1998 wurde die weiße LED erfolgreich entwickelt. Diese LED wird durch Zusammenpacken von GaN-Chip und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) hergestellt. Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λ P = 465 nm, Wd = 30 nm). Der bei hoher Temperatur gesinterte YAG-Leuchtstoff mit Ce3+ emittiert gelbes Licht, nachdem er durch dieses blaue Licht angeregt wurde, mit einem Spitzenwert von 550 n LED-Lampe m. Das blaue LED-Substrat ist im schalenförmigen Reflexionshohlraum installiert und mit einer dünnen Schicht aus mit YAG gemischtem Harz (ca. 200–500 nm) bedeckt. Das blaue Licht des LED-Substrats wird teilweise vom Leuchtstoff absorbiert und der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem gelben Licht des Leuchtstoffs gemischt, um weißes Licht zu erhalten.

Bei weißen InGaN/YAG-LEDs können durch Änderung der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtstoffs und Anpassung der Dicke der Leuchtstoffschicht verschiedene weiße Lichter mit einer Farbtemperatur von 3500–10000 K erhalten werden. Diese Methode zur Erzeugung von weißem Licht durch blaue LED hat die Vorteile einer einfachen Struktur, niedriger Kosten und einer hohen technologischen Reife und ist daher weit verbreitet.