Delovno načelo LED svetilke

LED (dioda, ki oddaja svetlobo), svetlobna dioda, je polprevodniška naprava v trdnem stanju, ki lahko pretvori električno energijo v vidno svetlobo. Lahko neposredno pretvori elektriko v svetlobo. Srce LED je polprevodniški čip. En konec čipa je pritrjen na nosilec, en konec je negativni drog, drugi konec pa je povezan s pozitivnim polom napajanja, tako da je celoten čip zajet z epoksi smolo. Polprevodniški čip je sestavljen iz dveh delov, en del je polprevodnik tipa P, v katerem prevladujejo luknje, drugi konec pa polprevodnik tipa N, ki je predvsem elektroni. Ko pa sta ta dva polprevodnika povezana, se med njima tvori P-N stičišče. Ko tok deluje na čipu skozi žico, bodo elektroni potisnili na območje P, kjer se elektroni in luknje rekombinirajo, nato pa bodo oddajali energijo v obliki fotonov. To je načelo emisij LED svetlobe. Valovna dolžina svetlobe, to je barva svetlobe, je določena z materialom, ki tvori stičišče P-N.

Sprva je bil LED uporabljen kot indikator svetlobni vir za instrumente in števce. Kasneje so se v semaforjih in zaslonih z velikimi površinami široko uporabljale LED-svetlobne barve, kar povzroča dobre gospodarske in socialne koristi. Kot primer vzemite 12-palčni rdeči semafor. V Združenih državah Amerike je bila kot svetlobni vir, ki proizvaja 2000 lumnov bele svetlobe, prvotno uporabljena dolga življenjska žarnica z nizko svetlobo 140-vatno žarišča. Po prehodu skozi rdeči filter se izgubi 90% svetlobe, pri čemer ostane le 200 lumnov rdeče svetlobe. V novo zasnovani svetilki Lumileds uporablja 18 virov rdeče LED svetlobe, vključno z izgubami vezja, in porabi skupno 14 vatov moči, da ustvari enak svetlobni učinek. Avtomobilske signalne luči so tudi pomembno polje uporabe LED svetlobe.

Za splošno razsvetljavo ljudje bolj potrebujejo bele vire svetlobe. Leta 1998 so bile uspešno razvite bele luči. Ta LED je narejena z inkapsuliranjem gan čipov in ytrium aluminijevega granata (yag) skupaj. GAN čip oddaja modro svetlobo (λp = 465nm, wd = 30 nm), fosfor YAG, ki vsebuje CE3+, ki ga izdeluje visokotemperaturno sintranje, pa vzbuja ta modra svetloba in oddaja rumeno svetlobo z najvišjo vrednostjo 550 nm. Modri LED substrat je nameščen v odsevni votlini v obliki sklede in prekrit s tanko plastjo smole, pomešane z YAG, približno 200-500Nm. Del modre svetlobe, ki ga oddaja LED substrat, absorbira fosfor, drugi del modre svetlobe pa se meša z rumeno svetlobo, ki jo oddaja fosfor, da dobi belo svetlobo. Za bele LED ingana/yag lahko s spreminjanjem kemične sestave fosforja YAG in prilagajanjem debeline fosforne plasti dobite različne barve bele svetlobe z barvno temperaturo 3500-10000K. Ta metoda pridobivanja bele svetlobe skozi modre LED je preprosta v strukturi, nizki stroški in zelo zrela v tehnologiji, zato se najbolj uporablja.