LED (Light Emitting Diode), eine lichtemittierende Diode, ist ein Festkörper-Halbleiterbauelement, das elektrische Energie in sichtbares Licht umwandeln kann.Es kann Strom direkt in Licht umwandeln.Das Herzstück der LED ist ein Halbleiterchip. Ein Ende des Chips ist an einem Träger befestigt, ein Ende ist der Minuspol und das andere Ende ist mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, sodass der gesamte Chip gekapselt ist durch Epoxidharz.
Der Halbleiterwafer besteht aus zwei Teilen, ein Teil ist ein Halbleiter vom P-Typ, in dem Löcher dominieren, und das andere Ende ist ein Halbleiter vom N-Typ, hier sind hauptsächlich Elektronen.Wenn diese beiden Halbleiter jedoch verbunden werden, entsteht zwischen ihnen ein PN-Übergang.Wenn der Strom durch den Draht auf den Chip einwirkt, werden die Elektronen in den P-Bereich gedrückt, wo die Elektronen und Löcher rekombinieren und dann Energie in Form von Photonen abgeben.Dies ist das Prinzip der LED-Lichtemission.Die Wellenlänge des Lichts ist die Farbe des Lichts, die durch das Material bestimmt wird, das den PN-Übergang bildet.
LED kann direkt rotes, gelbes, blaues, grünes, cyanfarbenes, orangefarbenes, violettes und weißes Licht ausstrahlen.
Ursprünglich wurden LEDs als Anzeigelichtquellen für Instrumente und Messgeräte verwendet.Später wurden LEDs verschiedener Lichtfarben häufig in Verkehrsampeln und großflächigen Bildschirmen eingesetzt, was große wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich brachte.Nehmen Sie als Beispiel eine rote 12-Zoll-Ampel.In den USA wurde ursprünglich eine 140-Watt-Glühlampe mit langer Lebensdauer und geringer optischer Effizienz als Lichtquelle verwendet, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugt.Nach dem Durchgang durch den Rotfilter beträgt der Lichtverlust 90 %, so dass nur noch 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben.In der neu gestalteten Lampe verwendet Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen, die inklusive Schaltungsverlusten insgesamt 14 Watt verbrauchen, um den gleichen Lichteffekt zu erzeugen.Signalleuchten für Kraftfahrzeuge sind ebenfalls ein wichtiges Anwendungsgebiet für LED-Lichtquellen.
Für die Allgemeinbeleuchtung benötigen Menschen mehr weiße Lichtquellen.1998 wurde die weiße LED erfolgreich entwickelt.Diese LED wird durch die gemeinsame Verkapselung eines GaN-Chips und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) hergestellt.Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λp=465 nm, Wd=30 nm), und der durch Hochtemperatursintern hergestellte Ce3+-haltige YAG-Leuchtstoff wird durch dieses blaue Licht angeregt und emittiert gelbes Licht mit einer Spitzenleistung von 550 nLED-Lampe m.Das blaue LED-Substrat ist in einem schalenförmigen reflektierenden Hohlraum installiert, der mit einer dünnen Schicht aus mit YAG gemischtem Harz (ca. 200–500 nm) bedeckt ist.Ein Teil des vom LED-Substrat emittierten blauen Lichts wird vom Leuchtstoff absorbiert, und der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem vom Leuchtstoff emittierten gelben Licht gemischt, um weißes Licht zu erhalten.
Bei weißen InGaN/YAG-LEDs kann durch Änderung der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtstoffs und Anpassung der Dicke der Leuchtstoffschicht weißes Licht in verschiedenen Farben mit einer Farbtemperatur von 3500–10000 K erhalten werden.Diese Methode zur Erzeugung von weißem Licht durch blaue LEDs ist einfach aufgebaut, kostengünstig und technologisch ausgereift und wird daher am häufigsten verwendet.
