Was ist das Beleuchtungsprinzip von LED?

LED (Light Emitting Diode), eine lichtemittierende Diode, ist ein Halbleiterbauelement, das Elektrizität direkt in Licht umwandeln kann. Das Herz der LED ist ein Halbleiterchip, der Chip ist auf einer Halterung befestigt, ein Ende ist der Minuspol und das andere Ende ist mit dem Pluspol des Netzteils verbunden, sodass der gesamte Chip mit Epoxidharz vergossen ist . Der Halbleiterwafer besteht aus zwei Teilen, wobei ein Teil ein P-Typ-Halbleiter ist, in dem Löcher dominieren, und das andere Ende ein N-Typ-Halbleiter ist, der hauptsächlich aus Elektronen besteht. Wenn diese beiden Halbleiter jedoch verbunden sind, bildet sich zwischen ihnen ein PN-Übergang. Wenn der Strom durch den Draht auf den Chip einwirkt, werden die Elektronen in den P-Bereich gedrückt, wo die Elektronen und Löcher rekombinieren und dann Energie in Form von Photonen emittieren. Dies ist das Prinzip der LED-Lichtemission. Die Wellenlänge des Lichts oder die Farbe des Lichts wird durch das Material bestimmt, das den PN-Übergang bildet.

Ursprünglich wurden LEDs als Anzeigelichtquellen für Instrumente und Messgeräte verwendet. Später wurden LEDs in verschiedenen Lichtfarben in Ampeln und großflächigen Bildschirmen häufig verwendet, was einen guten wirtschaftlichen und sozialen Nutzen brachte. Nehmen Sie als Beispiel eine 12-Zoll-rote Ampel. In den Vereinigten Staaten wurde ursprünglich eine langlebige, niedereffiziente 140-Watt-Glühlampe als Lichtquelle verwendet, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugt. Nach dem Durchlaufen des Rotfilters beträgt der Lichtverlust 90%, sodass nur 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben. Lumileds verwendet bei der neu konzipierten Leuchte 18 rote LED-Lichtquellen, die inklusive Schaltungsverluste insgesamt 14 Watt verbrauchen, um den gleichen Lichteffekt zu erzeugen. Automobil-Signalleuchten sind auch ein wichtiges Anwendungsgebiet von LED-Lichtquellen.
Für die Allgemeinbeleuchtung benötigen die Menschen mehr weiße Lichtquellen. 1998 wurde die weiße LED erfolgreich entwickelt. Diese LED wird hergestellt, indem ein GaN-Chip und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) zusammen eingekapselt werden. Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), und der durch Hochtemperatursintern hergestellte Ce3+-haltige YAG-Leuchtstoff wird durch dieses blaue Licht angeregt und emittiert gelbes Licht mit einer Spitze von 550 nm. Das blaue LED-Substrat ist in einem schalenförmigen reflektierenden Hohlraum installiert, der mit einer dünnen Harzschicht, die mit YAG gemischt ist, von etwa 200-500 nm bedeckt ist. Ein Teil des vom LED-Substrat emittierten blauen Lichts wird vom Leuchtstoff absorbiert und der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem vom Leuchtstoff emittierten gelben Licht gemischt, um weißes Licht zu erhalten. Für weiße InGaN/YAG-LEDs, durch Ändern der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtstoffs und Einstellen der Dicke der Leuchtstoffschicht kann weißes Licht verschiedener Farben mit einer Farbtemperatur von 3500-10000 K erhalten werden. Dieses Verfahren der Verwendung von blauen LEDs zum Anregen von Leuchtstoffen, um weißes Licht zu erhalten, hat eine einfache Struktur, niedrige Kosten und eine hohe technologische Reife, so dass es am häufigsten verwendet wird.

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