Quel est le principe d'éclairage des LED ?

La LED (Light Emitting Diode), une diode électroluminescente, est un dispositif semi-conducteur à semi-conducteur qui peut directement convertir l'électricité en lumière. Le cœur de la LED est une puce semi-conductrice, la puce est fixée sur un support, une extrémité est le pôle négatif et l'autre extrémité est connectée au pôle positif de l'alimentation, de sorte que toute la puce est encapsulée par de la résine époxy . La plaquette semi-conductrice est composée de deux parties, une partie est un semi-conducteur de type P, dans lequel les trous dominent, et l'autre extrémité est un semi-conducteur de type N, qui est principalement constitué d'électrons. Mais lorsque ces deux semi-conducteurs sont connectés, une jonction PN se forme entre eux. Lorsque le courant agit sur la puce à travers le fil, les électrons seront poussés vers la zone P, où les électrons et les trous se recombinent, puis émettront de l'énergie sous forme de photons. C'est le principe de l'émission de lumière LED. La longueur d'onde de la lumière, ou la couleur de la lumière, est déterminée par le matériau formant la jonction PN.

Initialement, les LED étaient utilisées comme sources lumineuses indicatrices pour les instruments et les compteurs. Plus tard, des LED de différentes couleurs de lumière ont été largement utilisées dans les feux de signalisation et les écrans d'affichage de grande surface, ce qui a produit de bons avantages économiques et sociaux. Prenons l'exemple d'un feu rouge de 12 pouces. Aux États-Unis, une lampe à incandescence longue durée et à faible efficacité de 140 watts était à l'origine utilisée comme source lumineuse, qui produit 2000 lumens de lumière blanche. Après avoir traversé le filtre rouge, la perte de lumière est de 90 %, ne laissant que 200 lumens de lumière rouge. Dans la lampe nouvellement conçue, Lumileds utilise 18 sources de lumière LED rouges, qui consomment un total de 14 watts, y compris les pertes de circuit, pour produire le même effet lumineux. Les feux de signalisation automobiles sont également un domaine important des applications de source lumineuse à LED.
Pour l'éclairage général, les gens ont davantage besoin de sources de lumière blanche. En 1998, la LED blanche a été développée avec succès. Cette LED est fabriquée en encapsulant une puce GaN et du grenat aluminium yttrium (YAG) ensemble. La puce GaN émet de la lumière bleue (λp=465nm, Wd=30nm), et le phosphore YAG contenant du Ce3+ fabriqué par frittage à haute température est excité par cette lumière bleue et émet une lumière jaune avec un pic de 550nm. Le substrat LED bleu est installé dans une cavité réfléchissante en forme de bol, recouverte d'une fine couche de résine mélangée à du YAG, d'environ 200 à 500 nm. Une partie de la lumière bleue émise par le substrat LED est absorbée par le phosphore, et l'autre partie de la lumière bleue est mélangée à la lumière jaune émise par le phosphore pour obtenir une lumière blanche. Pour les LED blanches InGaN/YAG, en modifiant la composition chimique du phosphore YAG et en ajustant l'épaisseur de la couche de phosphore, une lumière blanche de différentes couleurs avec une température de couleur de 3500-10000K peut être obtenue. Cette méthode d'utilisation de LED bleues pour exciter les phosphores afin d'obtenir une lumière blanche a une structure simple, un faible coût et une maturité technologique élevée, elle est donc la plus utilisée.

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