LEDランプの作業原則

LED（ライトエミッティングダイオード）、発光ダイオードは、電気エネルギーを可視光に変換できる固体半導体デバイスです。電気を直接光に変換できます。 LEDの中心は、半導体チップです。チップの一方の端はブラケットに取り付けられ、一方の端は負の極、もう一方の端は電源の正の極に接続されているため、チップ全体がエポキシ樹脂によってカプセル化されます。半導体チップは2つの部分で構成され、1つの部分はP型半導体であり、穴が支配し、もう一方の部分は主に電子であるN型半導体です。しかし、これら2つの半導体が接続されると、それらの間にp-n接合が形成されます。電流がワイヤを通ってチップに作用すると、電子がP領域に押し込まれ、そこで電子と穴が再結合され、光子の形でエネルギーを放出します。これがLED光放射の原理です。光の波長、つまり光の色は、p-n接合部を形成する材料によって決定されます。

当初、LEDは機器とメートルのインジケータ光源として使用されていました。その後、さまざまな明るい色のLEDは、信号機と大型エリアディスプレイスクリーンで広く使用されており、良好な経済的および社会的利益をもたらしました。例として12インチの赤い交通灯を取ります。米国では、元々2,000ルーメンの白色光を生成する光源として、長期的な低光効率の140ワットの白熱灯として使用されていました。赤いフィルターを通過した後、光の90％が失われ、赤色光のルーメンしか残っていません。新しく設計されたランプでは、Lumiledsは回路損失を含む18の赤いLED光源を使用し、合計14ワットの電力を消費して同じ光効果を生成します。車の信号灯は、LED光源アプリケーションの重要なフィールドでもあります。

一般的な照明のために、人々はより多くの光源を必要とします。 1998年、白い光LEDが正常に開発されました。このLEDは、Ganチップとイットトリウムアルミニウムガーネット（YAG）をカプセル化することによって作成されます。 GANチップは青色光（λP= 465Nm、WD = 30nm）を放出し、高温焼結で作られたCe3+を含むYag蛍光体はこの青色光に興奮し、550nmのピーク値で黄色の光を放出します。青色のLED基板は、ボウル型の反射空洞に取り付けられ、約200〜500NmのYAGと混合された樹脂の薄い層で覆われています。 LED基質から放出される青色光の一部は蛍光体に吸収され、青色光の他の部分は、蛍光体によって放出される黄色の光と白色光を得るために混合されます。インガン/Yag白LEDの場合、Yag蛍光体の化学組成を変更し、蛍光体層の厚さを調整することにより、3500-10000Kの色温度のさまざまな色の白色光を取得できます。青色のLEDを介して白色光を取得するこの方法は、構造が単純で、コストが低く、技術が非常に成熟しているため、最も広く使用されています。