Principer för LED-ljusprodukter

LED (Light Emitting Diode) är en halvledarenhet som kan omvandla elektrisk energi till synligt ljus. Den kan direkt omvandla elektricitet till ljus. Hjärtat i en lysdiod är ett halvledarchip, med ena änden ansluten till en konsol, ena änden är den negativa elektroden och den andra änden ansluten till den positiva elektroden på en strömkälla, vilket gör att hela chippet är inkapslat i epoxiharts.

Ett halvledarchip består av två delar, en är en halvledare av P-typ där hål dominerar, och den andra är en halvledare av N-typ där elektroner dominerar. Men när dessa två halvledare är sammankopplade bildas en P-N-övergång mellan dem. När strömmen passerar genom tråden och verkar på chipet skjuts elektroner mot P-området, där de rekombinerar med hål och avger energi i form av fotoner. Detta är principen förLED-ljusemission. Ljusets våglängd, även känd som ljusets färg, bestäms av materialet som bildar P-N-övergången.

Lysdioder kan avge rött, gult, blått, grönt, blått, orange, lila och vitt ljus direkt.

Inledningsvis användes LED som indikatorljuskälla för instrument och mätare. Senare användes olika färgade lysdioder i stor utsträckning i trafiksignaler och stora skärmar, vilket gav goda ekonomiska och sociala fördelar. Om man tar det 12-tums röda trafikljuset som exempel, i USA, användes ursprungligen en 140 watts glödlampa med lång livslängd och låg visuell effektivitet som ljuskälla, som producerade 2000 lumen vitt ljus. Efter att ha passerat genom det röda filtret är ljusförlusten 90 %, vilket bara lämnar 200 lumen rött ljus. I den nydesignade lampan använder Lumileds 18 röda LED-ljuskällor, inklusive kretsförluster, som totalt förbrukar 14 watt el och ger samma ljuseffekt. Bilsignalljus är också ett viktigt område för tillämpning av LED-ljuskällor.

För allmänbelysning behöver människor vita ljuskällor mer. Utvecklingen av LED som avger vitt ljus var framgångsrik 1998. Denna typ av LED tillverkas genom att inkapsla GaN-chips och yttriumaluminiumgranat (YAG) tillsammans. GaN-chip avger blått ljus（ λ YAG-fluorescerande pulvret innehållande Ce3+ producerat genom högtemperatursintring (p=465nm, Wd=30nm) avger gult ljus efter att ha exciterats av detta blå ljus, med en topp på 550nLED-ljusm. LED-substratet med blått ljus är installerat i en skålformad reflektorkavitet, täckt med ett tunt hartsskikt blandat med YAG, ca 200-500nm. Det blå ljuset som sänds ut av LED-substratet absorberas av det fluorescerande pulvret, och en annan del av det blå ljuset blandas med det gula ljuset som emitteras av det fluorescerande pulvret för att erhålla vitt ljus.

För InGaN/YAG vita lysdioder, genom att ändra den kemiska sammansättningen av YAG-fosfor och justera tjockleken på fosforskiktet, kan olika färger av vitt ljus med en färgtemperatur på 3500-10000K erhållas. Denna metod för att få vitt ljus genom blå LED används ofta på grund av sin enkla konstruktion, låga kostnad och höga tekniska mognad.