LED ნათურის პროდუქტის პრინციპი

LED (სინათლის გამოსხივების დიოდი), სინათლის გამოსხივების დიოდი, არის მყარი მდგომარეობის ნახევარგამტარული მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგიის ხილულ სინათლედ გარდაქმნა. მას შეუძლია ელექტროენერგია პირდაპირ სინათლედ გარდაქმნას. LED-ის ცენტრალური ნაწილი ნახევარგამტარული ჩიპია. ჩიპის ერთი ბოლო მიმაგრებულია სამაგრზე, ერთი ბოლო უარყოფითი პოლუსია, ხოლო მეორე ბოლო დაკავშირებულია კვების წყაროს დადებით პოლუსთან, ისე, რომ მთელი ჩიპი ეპოქსიდური ფისითაა დაფარული.

ნახევარგამტარული ჩიპი ორი ნაწილისგან შედგება. ერთი ნაწილი P-ტიპის ნახევარგამტარია, რომელშიც ხვრელები დომინანტურია, ხოლო მეორე ბოლო N-ტიპის ნახევარგამტარია, რომელშიც ელექტრონები დომინანტურია. თუმცა, როდესაც ეს ორი ნახევარგამტარი შეერთებულია, მათ შორის PN შეერთება წარმოიქმნება. როდესაც დენი ჩიპზე მავთულის მეშვეობით მოქმედებს, ელექტრონები P არეში გადაინაცვლებენ, სადაც ელექტრონები ხვრელებს უერთდებიან და შემდეგ ფოტონების სახით ენერგიას გამოყოფენ. ეს არის LED სინათლის გამოსხივების პრინციპი. სინათლის ტალღის სიგრძე, ანუ სინათლის ფერი, განისაზღვრება მასალით, რომელიც PN შეერთებას ქმნის.

LED-ს შეუძლია პირდაპირ გამოსხივოს წითელი, ყვითელი, ლურჯი, მწვანე, მწვანე, ნარინჯისფერი, იისფერი და თეთრი სინათლე.

თავდაპირველად, LED გამოიყენებოდა ინსტრუმენტებისა და მრიცხველების ინდიკატორულ სინათლის წყაროდ. მოგვიანებით, სხვადასხვა ღია ფერის LED-ები ფართოდ გამოიყენებოდა შუქნიშნებსა და დიდი ფართობის დისპლეებში, რაც კარგ ეკონომიკურ და სოციალურ სარგებელს მოჰქონდა. მაგალითად ავიღოთ 12 დიუმიანი წითელი შუქნიშნის ნათურა. შეერთებულ შტატებში თავდაპირველად სინათლის წყაროდ გამოიყენებოდა 140 ვატიანი ინკანდესენტური ნათურა ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობით და დაბალი სინათლის ეფექტურობით, რომელიც 2000 ლუმენ თეთრ სინათლეს წარმოქმნიდა. წითელი ფილტრის გავლის შემდეგ, სინათლის დანაკარგი 90%-ია, რის შედეგადაც მხოლოდ 200 ლუმენი წითელი სინათლე რჩება. ახლად შექმნილ ნათურაში Lumileds იყენებს 18 წითელ LED სინათლის წყაროს, წრედის დანაკარგის ჩათვლით. მთლიანი ენერგომოხმარება 14 ვატია, რომელსაც შეუძლია იგივე სინათლის ეფექტის წარმოქმნა. ავტომობილის შუქნიშნის ნათურა ასევე LED სინათლის წყაროს გამოყენების მნიშვნელოვანი სფეროა.

ზოგადი განათებისთვის, ადამიანებს მეტი თეთრი სინათლის წყარო სჭირდებათ. 1998 წელს წარმატებით შეიქმნა თეთრი LED. ეს LED მზადდება GaN ჩიპისა და იტრიუმის ალუმინის გარნეტის (YAG) ერთად შეფუთვით. GaN ჩიპი ასხივებს ლურჯ სინათლეს (λP=465nm, Wd=30nm), მაღალ ტემპერატურაზე შედუღებული Ce3+ შემცველი YAG ფოსფორი ამ ლურჯი სინათლით აღგზნების შემდეგ ასხივებს ყვითელ სინათლეს, რომლის პიკური მნიშვნელობაა 550n LED ნათურა m. ლურჯი LED სუბსტრატი დამონტაჟებულია თასის ფორმის ამრეკლავ ღრუში, რომელიც დაფარულია YAG-თან შერეული ფისის თხელი ფენით, დაახლოებით 200-500nm სისქით. LED სუბსტრატიდან ლურჯი სინათლე ნაწილობრივ შთანთქავს ფოსფორს, ხოლო ლურჯი სინათლის დანარჩენი ნაწილი ერევა ფოსფორიდან მიღებულ ყვითელ სინათლეს თეთრი სინათლის მისაღებად.

InGaN/YAG თეთრი LED-ისთვის, YAG ფოსფორის ქიმიური შემადგენლობის შეცვლით და ფოსფორის ფენის სისქის რეგულირებით, შესაძლებელია სხვადასხვა თეთრი სინათლის მიღება 3500-10000K ფერის ტემპერატურით. ლურჯი LED-ის საშუალებით თეთრი სინათლის მიღების ამ მეთოდს აქვს მარტივი სტრუქტურა, დაბალი ღირებულება და მაღალი ტექნოლოგიური სიმწიფე, ამიტომ ის ფართოდ გამოიყენება.