مبدأ عمل مصباح LED

LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) هو جهاز شبه موصل بحالة صلبة يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي. يمكنه تحويل الكهرباء مباشرة إلى ضوء. قلب LED عبارة عن رقاقة من أشباه الموصلات. يتم توصيل أحد طرفي الرقاقة بقوس ، وأحد الطرفين عبارة عن قطب كهربائي سالب ، والطرف الآخر متصل بالقطب الموجب لمصدر الطاقة ، بحيث يتم تغليف الرقاقة بالكامل براتنج الإيبوكسي.

تتكون شريحة أشباه الموصلات من جزأين. جزء واحد هو أشباه الموصلات من النوع p ، حيث تهيمن الثقوب ، والطرف الآخر عبارة عن أشباه موصلات من النوع n ، وهي الإلكترونات بشكل أساسي. ولكن عندما يتم توصيل أشباه الموصلات ، يتم تكوين تقاطع pn بينهما. عندما يعمل التيار على الشريحة عبر السلك ، يتم دفع الإلكترونات إلى المنطقة p ، حيث تتجمع الإلكترونات والثقوب ، ثم تنبعث منها الطاقة على شكل فوتونات. هذا هو مبدأ انبعاث ضوء LED. يتم تحديد الطول الموجي للضوء ، أي لون الضوء ، من خلال المادة التي تشكل الوصلة p-n.

يمكن أن ينبعث LED مباشرة من الضوء الأحمر والأصفر والأزرق والأخضر والأخضر والبرتقالي والأرجواني والأبيض.

في البداية ، تم استخدام مؤشر LED كمصدر ضوئي للأجهزة والعدادات. في وقت لاحق ، تم استخدام LED بألوان الإضاءة المختلفة على نطاق واسع في إشارات المرور وشاشات العرض ذات المساحة الكبيرة ، مما أدى إلى فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة. خذ مصباح إشارة المرور الأحمر مقاس 12 بوصة كمثال. في الولايات المتحدة ، تم استخدام المصباح المتوهج 140 وات مع عمر خدمة طويل وكفاءة إضاءة منخفضة في الأصل كمصدر للضوء ، والذي أنتج 2000 لومن من الضوء الأبيض. بعد المرور عبر المرشح الأحمر ، يكون فقد الضوء 90٪ ، تاركًا فقط 200 لومن من الضوء الأحمر. في المصباح المصمم حديثًا ، يستخدم Lumileds 18 مصدرًا للضوء الأحمر LED ، بما في ذلك فقد الدائرة ، والذي يستهلك إجمالي 14 واط لإنتاج نفس تأثير الضوء. يعد مصباح إشارة السيارات أيضًا مجالًا مهمًا لتطبيق مصدر ضوء LED.

للإضاءة العامة ، يحتاج الناس إلى مصدر ضوء أبيض أكثر. في عام 1998 ، تم تطوير LED الأبيض بنجاح. LED مصنوع من رقاقة Gan وعقيق الإيتريوم الألومنيوم (YAG) المغلف معًا. تصدر رقاقة Gan الضوء الأزرق »P = 465 نانومتر ، WD = 30 نانومتر) ، فوسفور YAG المحتوي على Ce3 + المصنوع من التلبيد بدرجة حرارة عالية ينبعث الضوء الأصفر بعد إثارة هذا الضوء الأزرق ، بقيمة ذروة تبلغ 550n مصباح LED م. ركيزة LED الزرقاء مثبتة في التجويف العاكس على شكل وعاء ومغطاة بطبقة رقيقة من الراتنج ممزوجة بـ YAG ، حوالي 200-500 نانومتر. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق المنبعث من ركيزة LED ، ويختلط الجزء الآخر من الضوء الأزرق بالضوء الأصفر المنبعث من الفوسفور للحصول على الضوء الأبيض.

بالنسبة لمصابيح LED البيضاء InGaN / YAG ، يمكن الحصول على ألوان مختلفة من الضوء الأبيض بدرجة حرارة اللون 3500-10000 كيلو عن طريق تغيير التركيب الكيميائي لفوسفور YAG وضبط سماكة طبقة الفوسفور. تتميز طريقة الحصول على الضوء الأبيض من خلال LED الأزرق بمزايا الهيكل البسيط والتكلفة المنخفضة والنضج التقني العالي ، لذلك يتم استخدامها بشكل كبير.