اصول محصولات نور LED

LED (دیود ساطع نور) یک دستگاه نیمه هادی حالت جامد است که می تواند انرژی الکتریکی را به نور مرئی تبدیل کند. می تواند به طور مستقیم الکتریسیته را به نور تبدیل کند. قلب یک LED یک تراشه نیمه هادی است که یک سر آن به یک براکت متصل است، یک سر آن الکترود منفی است و سر دیگر آن به الکترود مثبت منبع تغذیه متصل است و کل تراشه را در رزین اپوکسی محصور می کند.

یک تراشه نیمه هادی از دو قسمت تشکیل شده است، یکی نیمه هادی نوع P است که در آن سوراخ ها غالب است و دیگری نیمه هادی نوع N است که در آن الکترون ها غالب هستند. اما هنگامی که این دو نیمه هادی به هم متصل می شوند، یک اتصال P-N بین آنها تشکیل می شود. وقتی جریان از سیم عبور می‌کند و روی تراشه اثر می‌گذارد، الکترون‌ها به سمت ناحیه P رانده می‌شوند، جایی که با حفره‌ها دوباره ترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون منتشر می‌کنند. این اصل استچراغ LEDانتشار طول موج نور که به عنوان رنگ نور نیز شناخته می شود، توسط ماده ای که اتصال P-N را تشکیل می دهد تعیین می شود.

LED ها می توانند نور قرمز، زرد، آبی، سبز، آبی، نارنجی، بنفش و سفید را مستقیما ساطع کنند.

در ابتدا، LED به عنوان منبع نور نشانگر برای ابزار و متر استفاده می شد. بعدها، ال‌ای‌دی‌های رنگی مختلف به طور گسترده در علائم راهنمایی و رانندگی و نمایشگرهای بزرگ مورد استفاده قرار گرفتند و مزایای اقتصادی و اجتماعی خوبی را به همراه داشتند. با در نظر گرفتن چراغ قرمز 12 اینچی به عنوان مثال، در ایالات متحده، یک لامپ رشته ای 140 وات با طول عمر بالا و بازده بصری کم در ابتدا به عنوان منبع نور استفاده می شد که 2000 لومن نور سفید تولید می کرد. پس از عبور از فیلتر قرمز، افت نور 90 درصد است، تنها 200 لومن نور قرمز باقی می ماند. در لامپ جدید طراحی شده، Lumileds از 18 منبع نور LED قرمز، از جمله تلفات مدار، استفاده می کند که در مجموع 14 وات برق مصرف می کند و همان اثر نور را ایجاد می کند. چراغ های سیگنال خودرو نیز میدان مهمی برای استفاده از منابع نور LED هستند.

برای روشنایی عمومی، مردم بیشتر به منابع نور سفید نیاز دارند. توسعه LED ساطع کننده نور سفید در سال 1998 موفقیت آمیز بود. این نوع LED با محصور کردن تراشه های GaN و گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) با هم ساخته می شود. تراشه GaN نور آبی ساطع می کند (λ) پودر فلورسنت YAG حاوی Ce3+ تولید شده توسط تف جوشی در دمای بالا (p=465nm، Wd=30nm) پس از برانگیختن این نور آبی، نور زرد را با پیک 550n ساطع می کند.چراغ LEDمتر بستر LED نور آبی در یک حفره بازتابنده کاسه ای شکل نصب شده است که با یک لایه نازک رزین مخلوط با YAG، حدود 200-500 نانومتر پوشانده شده است. نور آبی ساطع شده از بستر LED توسط پودر فلورسنت جذب می شود و قسمت دیگری از نور آبی با نور زرد ساطع شده از پودر فلورسنت مخلوط می شود تا نور سفید به دست آید.

برای ال ای دی های سفید InGaN/YAG با تغییر ترکیب شیمیایی فسفر YAG و تنظیم ضخامت لایه فسفر می توان رنگ های متنوعی از نور سفید با دمای رنگ 3500-10000K بدست آورد. این روش برای به دست آوردن نور سفید از طریق LED آبی به دلیل ساخت ساده، هزینه کم و بلوغ تکنولوژیکی بالا بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.