LED照明製品の原理

LED (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することができます。 LED の心臓部は半導体チップで、一端がブラケットに取り付けられ、一端がマイナス電極、もう一端が電源のプラス電極に接続され、チップ全体がエポキシ樹脂で封止されています。

半導体チップは、正孔が優勢な P 型半導体と、電子が優勢な N 型半導体の 2 つの部分で構成されています。しかし、これら 2 つの半導体を接続すると、それらの間に P-N 接合が形成されます。電流がワイヤを通過してチップに作用すると、電子は P 領域に向かって押し出され、そこで正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これが原則ですLEDライト放出。光の色とも呼ばれる光の波長は、P-N 接合を形成する材料によって決まります。

LED は、赤、黄、青、緑、青、オレンジ、紫、白の光を直接放射できます。

当初、LEDは計器やメーターの表示光源として使用されていました。その後、さまざまな色の LED が信号機や大面積ディスプレイに広く使用され、経済的および社会的に良好な利益を生み出しました。 12 インチの赤信号機を例に挙げると、米国では当初、長寿命で視覚効率が低い 140 ワットの白熱灯が光源として使用され、2000 ルーメンの白色光を生成していました。赤色フィルターを通過した後の光損失は 90% で、赤色光は 200 ルーメンのみ残ります。新設計のランプでは、Lumileds は回路損失を含めて 18 個の赤色 LED 光源を使用しており、合計 14 ワットの電力を消費し、同じ光効果を生み出します。車の信号灯も LED 光源の重要な応用分野です。

一般的な照明には白色光源が必要です。白色光を発する LED の開発は 1998 年に成功しました。このタイプの LED は、GaN チップとイットリウム アルミニウム ガーネット (YAG) を一緒にカプセル化することによって作られます。 GaNチップは青色光（ λ ）を発します。高温焼結により生成されたCe3+を含むYAG蛍光体粉末（p=465nm、Wd=30nm）は、この青色光により励起されて550nをピークとする黄色光を発します。LEDライトメートル。青色光 LED 基板は、約 200 ～ 500nm の YAG を混合した樹脂の薄層で覆われたボウル型の反射鏡キャビティ内に設置されます。 LED基板から発せられる青色光は蛍光粉末に吸収され、青色光の別の一部と蛍光粉末から発せられる黄色光が混合されて白色光が得られます。

InGaN/YAG白色LEDの場合、YAG蛍光体の化学組成を変え、蛍光体層の厚さを調整することで、色温度3500～10000Kのさまざまな色の白色光が得られます。青色 LED を通じて白色光を得るこの方法は、構造が簡単で低コスト、技術の成熟度が高いため、広く使用されています。