مبدأ العمل لمصباح LED

LED (الصمام الثنائي المنبعث للضوء)، الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء ، هو جهاز أشباه الموصلات في الحالة الصلبة يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي. يمكن أن تحول مباشرة الكهرباء إلى الضوء. قلب LED هو رقاقة أشباه الموصلات. يتم توصيل أحد طرفي الشريحة إلى قوس ، أحد الطرفين هو القطب السلبي ، ويتم توصيل الطرف الآخر بالقطب الإيجابي لمصدر الطاقة ، بحيث يتم تغليف الشريحة بأكملها بواسطة راتنج الايبوكسي. تتكون رقاقة أشباه الموصلات من جزأين ، جزء واحد هو أشباه الموصلات من النوع P ، حيث تهيمن الثقوب ، والطرف الآخر هو أشباه الموصلات من النوع N ، والتي هي الإلكترونات بشكل أساسي. ولكن عندما يتم توصيل هاتين أشباه الموصلات ، يتم تشكيل تقاطع P-N بينهما. عندما يعمل التيار على الشريحة عبر السلك ، سيتم دفع الإلكترونات إلى منطقة P ، حيث تعيد تجميع الإلكترونات والثقوب ، ثم تنبعث منها الطاقة في شكل فوتونات. هذا هو مبدأ انبعاث ضوء LED. يتم تحديد الطول الموجي للضوء ، أي لون الضوء ، بواسطة المادة التي تشكل تقاطع P-N.

في البداية ، تم استخدام LED كمصدر لضوء مؤشر للأدوات والمتر. في وقت لاحق ، تم استخدام LEDs ذات الألوان الفاتحة المختلفة على نطاق واسع في إشارات المرور وشاشات العرض الكبيرة ، مما ينتج عنه فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة. خذ ضوء حركة المرور الأحمر بحجم 12 بوصة كمثال. في الولايات المتحدة ، تم استخدام مصباح متواضع يبلغ طوله طوله 140 واطًا للحياة الطويلة ، وهو مصدر إضاءة ، والذي ينتج 2000 شهية من الضوء الأبيض. بعد المرور عبر الفلتر الأحمر ، يتم فقد 90 ٪ من الضوء ، تاركًا 200 لومن من الضوء الأحمر. في المصباح المصمم حديثًا ، يستخدم Lumileds 18 مصادر مصباح LED أحمر ، بما في ذلك فقدان الدوائر ، ويستهلك ما مجموعه 14 واط من الطاقة لإنتاج نفس تأثير الضوء. تعد مصابيح إشارة السيارة أيضًا حقلًا مهمًا لتطبيق مصدر مصباح LED.

للإضاءة العامة ، يحتاج الناس إلى مصادر إضاءة بيضاء أكثر. في عام 1998 ، تم تطوير مصابيح LED البيضاء بنجاح. يتم صنع هذا LED من خلال تغليف رقائق GAN و Garnet الألمنيوم Yttrium (YAG) معًا. تنبعث رقاقة GAN من الضوء الأزرق (λp = 465nm ، wd = 30nm) ، وفوسفور YAG الذي يحتوي على Ce3+ المصنوع من تلبد درجات الحرارة العالية متحمس لهذا الضوء الأزرق وينبعث من الضوء الأصفر بقيمة ذروة قدرها 550 نانومتر. يتم تثبيت الركيزة LED الأزرق في تجويف عاكس على شكل وعاء ومغطاة بطبقة رقيقة من الراتنجات المخلوطة مع YAG ، حوالي 200-500nm. يتم امتصاص جزء من الضوء الأزرق المنبعث من الركيزة LED بواسطة الفوسفور ، ويتم خلط الجزء الآخر من الضوء الأزرق مع الضوء الأصفر المنبعث من الفوسفور للحصول على الضوء الأبيض. بالنسبة للمصابيح البيضاء الداخلية/YAG ، عن طريق تغيير التركيب الكيميائي لفوسفور YAG وضبط سماكة طبقة الفسفور ، يمكن الحصول على ألوان مختلفة من الضوء الأبيض مع درجة حرارة اللون 3500-10000 كيلو. هذه الطريقة للحصول على الضوء الأبيض من خلال مصابيح LED الزرقاء بسيطة في الهيكل ، وتكلفة منخفضة ، وناضجة للغاية في التكنولوجيا ، لذلك فهي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.