Principio de luz LED

LED (diodo emisor de luz)es un dispositivo semiconductor de estado sólido que puede convertir energía eléctrica en luz visible. Puede convertir directamente la electricidad en luz. El corazón del LED es un chip semiconductor. Un extremo del chip está sujeto a un soporte, un extremo es el electrodo negativo y el otro extremo está conectado al electrodo positivo de la fuente de alimentación, de modo que todo el chip está encapsulado en resina epoxi.

La oblea semiconductora se compone de dos partes. Una parte es un semiconductor de tipo P, en el que predominan los huecos, y el otro extremo es un semiconductor de tipo N, donde están presentes principalmente los electrones. Pero cuando estos dos semiconductores se conectan, se forma una unión P-N entre ellos. Cuando la corriente actúa sobre la oblea a través del cable, los electrones serán empujados a la región P, donde se recombinarán con los agujeros, y luego se emitirá energía en forma de fotones. Este es el principio de emisión de luz LED. La longitud de onda de la luz, es decir, el color de la luz, está determinada por el material que forma la unión P-N.

El LED puede emitir directamente luz roja, amarilla, azul, verde, cian, naranja, violeta y blanca.

Inicialmente, los LED se utilizaron como fuentes de luz indicadora para instrumentos. Posteriormente, los LED de varios colores de luz se utilizaron ampliamente en semáforos y pantallas de visualización de gran superficie, lo que produjo buenos beneficios económicos y sociales. Tomemos como ejemplo un semáforo en rojo de 12 pulgadas. En los Estados Unidos, se utiliza como fuente de luz una lámpara incandescente de 140 vatios de larga duración y eficiencia visual con poca luz, que produce 2000 lúmenes de luz blanca. Tras pasar por el filtro rojo, se pierde el 90% de la luz, quedando sólo 200 lúmenes de luz roja. En la lámpara de nuevo diseño, Lumileds utiliza 18 fuentes de luz LED rojas, que consumen un total de 14 vatios de potencia, incluidas las pérdidas del circuito, para producir el mismo efecto de luz. Las luces de señalización automotrices también son un área importante para las aplicaciones de fuentes de luz LED.

Para la iluminación general, las personas necesitan fuentes de luz blanca. En 1998 se desarrolló con éxito el LED que emite luz blanca. Este tipo de LED se fabrica empaquetando chips de GaN y granate de itrio y aluminio (YAG). El chip GaN emite luz azul (λp=465 nm, Wd=30 nm), y el fósforo YAG que contiene Ce3+ elaborado mediante sinterización a alta temperatura emite luz amarilla después de ser excitado por la luz azul, con un valor máximo de 550 nLED m. El sustrato LED azul se instala en una cavidad reflectante en forma de cuenco y se cubre con una fina capa de resina mezclada con YAG, de aproximadamente 200-500 nm. Parte de la luz azul emitida por el sustrato LED es absorbida por el fósforo y la otra parte de la luz azul se mezcla con la luz amarilla emitida por el fósforo para obtener luz blanca.

Para los LED blancos InGaN/YAG, al cambiar la composición química del fósforo YAG y ajustar el espesor de la capa de fósforo, se puede obtener luz blanca de varios colores con una temperatura de color de 3500-10000K. Este método de obtención de luz blanca a través de LED azul tiene una estructura sencilla, bajo coste y alta madurez tecnológica, por lo que es el más utilizado.