El principi de les llums LED

El LED (Light Emitting Diode) és un dispositiu semiconductor d'estat sòlid que pot convertir l'energia elèctrica en llum visible, que pot convertir directament l'electricitat en llum. El cor d'un LED és un xip semiconductor, un extrem del qual està connectat a un suport, un extrem és l'elèctrode negatiu i l'altre extrem està connectat a l'elèctrode positiu de la font d'alimentació, fent que tot el xip estigui encapsulat en resina epoxi. .
Un xip semiconductor consta de dues parts, una és un semiconductor de tipus P en el qual dominen els forats i l'altra és un semiconductor de tipus N en el qual dominen els electrons. Però quan aquests dos semiconductors estan connectats, es forma una unió PN entre ells. Quan un corrent elèctric travessa un cable i actua sobre aquest xip, els electrons són empesos cap a la regió P, on es recombinen amb forats i emeten energia en forma de fotons. Aquest és el principi d'emissió de llum LED. La longitud d'ona de la llum, també coneguda com el color de la llum, ve determinada pel material que forma la unió PN.
El LED pot emetre directament llum vermella, groga, blava, verda, blava, taronja, morada i blanca.
Inicialment, el LED es va utilitzar com a font de llum indicadora per a instruments i comptadors. Més tard, diversos LED de colors es van utilitzar àmpliament en semàfors i pantalles de grans superfícies, donant lloc a bons beneficis econòmics i socials. Prenent com a exemple el semàfor vermell de 12 polzades, als Estats Units, es va utilitzar originalment com a font de llum una làmpada incandescent de 140 watts amb una llarga vida útil i una baixa eficiència visual, produint 2000 lúmens de llum blanca. Després de passar pel filtre vermell, la pèrdua de llum és del 90%, deixant només 200 lúmens de llum vermella. A la làmpada de nou disseny, Lumileds utilitza 18 fonts de llum LED vermelles, incloses les pèrdues de circuit, que consumeixen un total de 14 watts de potència, produint el mateix efecte de llum. Els llums de senyalització dels cotxes també són un camp important per a l'aplicació de fonts de llum LED.
Per a la il·luminació general, la gent prefereix fonts de llum blanca. El 1998 es va desenvolupar amb èxit el LED que emetia llum blanca. Aquest tipus de LED es fa encapsulant xips GaN i granat d'itri d'alumini (YAG) junts. El xip GaN emet llum blava (λ P=465nm, Wd=30nm), la pols fluorescent YAG sinteritzada a alta temperatura que conté Ce3+emet llum groga després de ser excitada per aquesta llum blava, amb un valor màxim de 550n llum LED m. El substrat LED blau s'instal·la en una cavitat de reflex en forma de bol, coberta amb una fina capa de resina barrejada amb YAG, aproximadament 200-500nm. La llum blava emesa pel substrat LED és parcialment absorbida per la pols fluorescent, mentre que l'altra part es barreja amb la llum groga emesa per la pols fluorescent per obtenir llum blanca.
Per als LED blancs InGaN/YAG, canviant la composició química del fòsfor YAG i ajustant el gruix de la capa de fòsfor, es poden obtenir diversos colors de llum blanca amb una temperatura de color de 3500-10000K. Aquest mètode d'obtenció de llum blanca mitjançant LED blau s'utilitza àmpliament per la seva estructura senzilla, baix cost i alta maduresa tecnològica.