Жарықдиодты жарықтандыру принципі

Жарық диод (жарық диод)электр энергиясын көрінетін жарыққа түрлендіретін қатты күйдегі жартылай өткізгіш құрылғы. Ол электр энергиясын тікелей жарыққа айналдыра алады. Жарықдиодты шамның жүрегі - жартылай өткізгіш чип. Чиптің бір ұшы кронштейнге бекітіледі, бір ұшы теріс электрод болып табылады, ал екінші ұшы қуат көзінің оң электродына жалғанған, осылайша бүкіл чип эпоксидті шайырмен қапталған.

Жартылай өткізгіш пластиналар екі бөліктен тұрады. Бір бөлігі саңылаулары басым болатын P-типті жартылай өткізгіш, ал екінші ұшы негізінен электрондар болатын N-типті жартылай өткізгіш болып табылады. Бірақ бұл екі жартылай өткізгішті қосқанда, олардың арасында P-N өтуі пайда болады. Ток сым арқылы пластинаға әсер еткенде, электрондар P аймағына итеріледі, онда электрондар саңылаулармен қайта біріктіріледі, содан кейін энергия фотондар түрінде шығарылады. Бұл жарықдиодты жарық шығару принципі. Жарықтың толқын ұзындығы, яғни жарық түсі P-N түйісуін құрайтын материалмен анықталады.

Жарық диодты қызыл, сары, көк, жасыл, көгілдір, қызғылт сары, күлгін және ақ жарықтарды тікелей шығара алады.

Бастапқыда светодиодтар аспаптар үшін индикаторлық жарық көзі ретінде пайдаланылды. Кейінірек әртүрлі ашық түсті жарықдиодтар бағдаршамдар мен үлкен аумақты дисплей экрандарында кеңінен қолданылып, жақсы экономикалық және әлеуметтік пайда әкелді. Мысал ретінде 12 дюймдік қызыл бағдаршамды алайық. Америка Құрама Штаттарында 2000 люмен ақ жарық шығаратын жарық көзі ретінде ұзақ қызмет ететін, аз жарықты көрнекі тиімділігі 140 ватт қыздыру шамы пайдаланылады. Қызыл сүзгіден өткеннен кейін жарықтың 90% жоғалып, тек 200 люмен қызыл жарық қалады. Жаңадан жасалған шамда Lumileds бірдей жарық әсерін жасау үшін тізбектегі шығындарды қосқанда барлығы 14 Вт қуат тұтынатын 18 қызыл жарықдиодты жарық көзін пайдаланады. Автокөлік сигнал шамдары да жарықдиодты жарық көзі қолданбалары үшін маңызды аймақ болып табылады.

Жалпы жарықтандыру үшін адамдарға ақ жарық көздері қажет. 1998 жылы ақ жарық шығаратын жарық диоды сәтті жасалды. Жарықдиодтың бұл түрі GaN чиптері мен иттрий алюминий гранатын (YAG) орау арқылы жасалады. GaN чипі көк жарық шығарады (λp=465nm, Wd=30nm), ал құрамында Ce3+ бар жоғары температуралы агломерация арқылы жасалған YAG фосфоры көк жарықпен қоздырылғаннан кейін сары жарық шығарады, ең жоғары мәні 550nLED шамы m. Көк жарықдиодты субстрат тостаған тәрізді шағылыстыратын қуысқа орнатылып, шамамен 200-500 нм YAG араласқан шайырдың жұқа қабатымен жабылған. Жарық диодты субстрат шығаратын көк жарықтың бір бөлігі люминоформен жұтылады, ал көк жарықтың екінші бөлігі ақ жарық алу үшін фосфор шығаратын сары жарықпен араласады.

InGaN/YAG ақ жарық диодтары үшін YAG люминофорының химиялық құрамын өзгерту және фосфор қабатының қалыңдығын реттеу арқылы 3500-10000К түс температурасы бар түрлі түсті ақ жарық алуға болады. Көк жарық диодты арқылы ақ жарықты алудың бұл әдісі қарапайым құрылымға, төмен бағаға және жоғары технологиялық жетілгенге ие, сондықтан ол ең көп қолданылады.