Led lambanın ışık verme prensibi nedir?

LED (Işık Yayan Diyot), ışık yayan diyot, elektrik enerjisini görünür ışığa dönüştürebilen, elektriği doğrudan ışığa dönüştürebilen katı bir yarı iletken cihazdır. LED'in kalbi yarı iletken bir çiptir, çipin bir ucu bir brakete tutturulur, bir ucu negatif elektrottur ve diğer ucu güç kaynağının pozitif elektroduna bağlanır, böylece tüm çip kapsüllenir epoksi reçinesi ile.

Bir yarı iletken çip iki parçadan oluşur; biri deliklerin hakim olduğu P tipi yarı iletken, diğeri ise üzerinde çoğunlukla elektronların bulunduğu N tipi yarı iletkendir. Ancak iki yarı iletken bağlandığında aralarında bir PN bağlantısı oluşur. Tel üzerinden çipe akım uygulandığında elektronlar, elektronların deliklerle birleştiği P bölgesine itilir ve ardından LED ışığın prensibi olan foton şeklinde enerji yayılır. Ve ışığın dalga boyu, rengi de PN bağlantısını oluşturan malzeme tarafından belirlenir.

Başlangıçta LED, enstrümantasyon için gösterge ışık kaynağı olarak kullanıldı ve daha sonra çeşitli ışık renklerindeki LED, trafik ışıklarında ve geniş alanlı ekranlarda yaygın olarak kullanıldı ve bu da iyi ekonomik ve sosyal faydalar sağladı. Örneğin, 12-inç kırmızı trafik ışıkları durumunda, Amerika Birleşik Devletleri'nde başlangıçta ışık kaynağı olarak 2000 lümen beyaz ışık üreten, uzun ömürlü, düşük ışık verimliliğine sahip 140 watt'lık bir akkor lamba kullanıldı. Kırmızı filtreden geçtikten sonra ışık kaybı %90 olup geriye sadece 200 lümenlik kırmızı ışık kalır. Yeni tasarımında Lumileds, devre kayıpları dahil olmak üzere 18 adet kırmızı LED ışık kaynağı kullanıyor, toplam 14 watt güç kullanarak aynı ışık efektini üretebiliyor. Araba sinyal lambaları da LED ışık kaynağı uygulamalarının önemli bir alanıdır.

Genel aydınlatma için insanların daha fazla beyaz ışık kaynağına ihtiyacı vardır. 1998 yılında beyaz ışıklı LED başarıyla geliştirildi. Bu LED, GaN çipleri ve itriyum alüminyum garnetin (YAG) birlikte paketlenmesiyle yapılmıştır. GaN çipi mavi ışık yayar (λp=465nm, Wd=30nm), yüksek sıcaklıkta sinterlemeden yapılmış Ce3+ içeren YAG fosforu bu mavi ışık tarafından uyarılır ve sarı ışık yayar, tepe değeri 550nLED lamba m'dir. Mavi LED alt tabakası, kase şeklindeki bir yansıma boşluğuna yerleştirilir ve yaklaşık 200-500nm, YAG ile karıştırılmış ince bir reçine tabakasıyla kaplanır. LED alt katmanın yaydığı mavi ışığın bir kısmı fosfor tarafından emilir, mavi ışığın diğer kısmı ise fosforun yaydığı sarı ışıkla karışarak beyaz ışık elde edilebilir.

InGaN/YAG beyaz LED için YAG fosforunun kimyasal bileşimi değiştirilerek ve fosfor katmanının kalınlığı ayarlanarak 3500-10000K renk sıcaklığı elde edilebilir. Mavi LED aracılığıyla beyaz ışık elde etme yöntemi basit yapısı, düşük maliyeti ve yüksek teknik olgunluğu nedeniyle en çok kullanılan yöntemdir.