LED (Light Emitting Diode) on valoa emittoiva diodi, joka on puolijohdelaite, joka voi muuntaa sähköenergian näkyväksi valoksi. Se voi muuntaa sähköä suoraan valoksi. LEDin ydin on puolijohdesiru. Sirun toinen pää on kiinnitetty kiinnikkeeseen, toinen pää on negatiivinen napa ja toinen pää on kytketty virtalähteen positiiviseen napaan, jolloin koko siru on kapseloitu epoksihartsiin.
Puolijohdesiru koostuu kahdesta osasta. Toinen osa on P-tyypin puolijohde, jossa aukot ovat hallitsevia, ja toinen pää on N-tyypin puolijohde, jossa elektronit ovat hallitsevia. Mutta kun nämä kaksi puolijohdetta yhdistetään, niiden väliin muodostuu PN-liitos. Kun virta vaikuttaa siruun johtimen läpi, elektronit työntyvät P-alueelle, jossa elektronit yhdistyvät uudelleen aukkojen kanssa ja sitten lähettävät energiaa fotonien muodossa. Tämä on LED-valon emission periaate. Valon aallonpituus eli valon väri määräytyy PN-liitoksen muodostavan materiaalin mukaan.
LED voi suoraan lähettää punaista, keltaista, sinistä, vihreää, oranssia, violettia ja valkoista valoa.
Aluksi LEDiä käytettiin instrumenttien ja mittareiden merkkivalona. Myöhemmin erilaisia vaaleanvärisiä LEDejä käytettiin laajalti liikennevaloissa ja laajojen näyttöjen näytöissä, mikä tuotti hyviä taloudellisia ja sosiaalisia hyötyjä. Otetaan esimerkiksi 12 tuuman punainen liikennevalo. Yhdysvalloissa valonlähteenä käytettiin alun perin 140 watin hehkulamppua, jolla oli pitkä käyttöikä ja alhainen valotehokkuus. Se tuotti 2000 lumenia valkoista valoa. Punaisen suodattimen läpi kuljettuaan valohäviö on 90 %, jolloin punaista valoa jää vain 200 lumenia. Uudessa lampussa Lumileds käyttää 18 punaista LED-valonlähdettä, mukaan lukien piirihäviö. Kokonaisvirrankulutus on 14 wattia, mikä voi tuottaa saman valotehosteen. Auton merkkivalo on myös tärkeä LED-valonlähteiden sovellusalue.
Yleisvalaistukseen ihmiset tarvitsevat enemmän valkoisen valon lähteitä. Vuonna 1998 kehitettiin onnistuneesti valkoinen LED. Tämä LED valmistetaan pakkaamalla GaN-siru ja yttriumalumiinigranaatti (YAG) yhteen. GaN-siru lähettää sinistä valoa (λP = 465 nm, Wd = 30 nm), ja korkeassa lämpötilassa sintrattu Ce3+-ionia sisältävä YAG-loisteaine lähettää keltaista valoa virittyessään tällä sinisellä valolla, jonka huippuarvo on 550 n LED-lampun m. Sininen LED-substraatti asennetaan kulhon muotoiseen heijastusonteloon, joka on peitetty ohuella hartsikerroksella, johon on sekoitettu YAG:ta, noin 200–500 nm. Fosfori absorboi osittain LED-substraatin sinisen valon, ja toinen osa sinisestä valosta sekoittuu fosforin keltaiseen valoon, jolloin saadaan valkoista valoa.
InGaN/YAG-valkoisessa LEDissä voidaan saada aikaan erilaisia valkoisia valoja, joiden värilämpötila on 3500–10000 K, muuttamalla YAG-fosforin kemiallista koostumusta ja säätämällä fosforikerroksen paksuutta. Tällä menetelmällä valkoisen valon aikaansaamiseksi sinisen LEDin avulla on yksinkertainen rakenne, edullinen hinta ja korkea teknologinen kypsyys, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti.
Julkaisun aika: 29. tammikuuta 2024