หลักการผลิตภัณฑ์ของหลอดไฟ LED

LED (ไดโอดเปล่งแสง) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่มองเห็นได้ สามารถแปลงไฟฟ้าเป็นแสงได้โดยตรง หัวใจของ LED คือชิปเซมิคอนดักเตอร์ ปลายด้านหนึ่งของชิปติดอยู่กับวงเล็บ ปลายด้านหนึ่งเป็นขั้วลบ และปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นชิปทั้งหมดจึงถูกหุ้มด้วยเรซินอีพอกซี

ชิปเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนหนึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P ซึ่งมีโฮลเป็นส่วนใหญ่ และอีกส่วนหนึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ซึ่งมีอิเล็กตรอนเป็นส่วนใหญ่ แต่เมื่อเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองนี้เชื่อมต่อกัน จะเกิดรอยต่อ PN ขึ้นระหว่างทั้งสอง เมื่อกระแสไฟฟ้ากระทำกับชิปผ่านสาย อิเล็กตรอนจะถูกผลักไปยังบริเวณ P ซึ่งอิเล็กตรอนจะรวมตัวกับโฮลอีกครั้ง จากนั้นจึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน นี่คือหลักการของการเปล่งแสง LED ความยาวคลื่นของแสงหรือสีของแสงนั้นถูกกำหนดโดยวัสดุที่สร้างรอยต่อ PN

LED สามารถเปล่งแสงสีแดง เหลือง น้ำเงิน เขียว ส้ม ม่วง และขาวได้โดยตรง

ในช่วงแรก LED ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงบ่งชี้ของเครื่องมือและมิเตอร์ ต่อมา LED สีต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในไฟจราจรและจอแสดงผลขนาดใหญ่ ซึ่งให้ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมที่ดี ยกตัวอย่างเช่น ไฟสัญญาณจราจรสีแดงขนาด 12 นิ้ว ในสหรัฐอเมริกา หลอดไฟไส้ 140 วัตต์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานและประสิทธิภาพการส่องสว่างต่ำนั้น เดิมทีใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งผลิตแสงสีขาว 2,000 ลูเมน หลังจากผ่านตัวกรองสีแดงแล้ว การสูญเสียแสงจะอยู่ที่ 90% ทำให้เหลือแสงสีแดงเพียง 200 ลูเมน ในหลอดไฟที่ออกแบบใหม่ Lumileds ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED สีแดง 18 แหล่ง รวมถึงการสูญเสียวงจร การใช้พลังงานทั้งหมดคือ 14 วัตต์ ซึ่งสามารถสร้างเอฟเฟกต์การส่องสว่างได้เช่นเดียวกัน ไฟสัญญาณรถยนต์ยังเป็นสาขาที่สำคัญของการประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED

สำหรับการให้แสงสว่างทั่วไป ผู้คนต้องการแหล่งกำเนิดแสงสีขาวมากขึ้น ในปี 1998 LED สีขาวได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จ LED นี้ผลิตขึ้นโดยการบรรจุชิป GaN และอลูมิเนียมการ์เนตอิตเทรียม (YAG) เข้าด้วยกัน ชิป GaN ปล่อยแสงสีน้ำเงิน (λ P = 465nm, Wd = 30nm) ฟอสเฟอร์ YAG ที่มี Ce3+ เผาที่อุณหภูมิสูงจะปล่อยแสงสีเหลืองหลังจากถูกกระตุ้นด้วยแสงสีน้ำเงินนี้ โดยมีค่าสูงสุดที่ 550n หลอด LED · m แผ่นพื้นผิว LED สีน้ำเงินติดตั้งอยู่ในช่องสะท้อนแสงรูปชาม ปกคลุมด้วยเรซินบางๆ ผสมกับ YAG ประมาณ 200-500nm แสงสีน้ำเงินจากแผ่นพื้นผิว LED จะถูกดูดซับโดยฟอสเฟอร์บางส่วน และแสงสีน้ำเงินส่วนอื่นจะผสมกับแสงสีเหลืองจากฟอสเฟอร์เพื่อให้ได้แสงสีขาว

สำหรับ LED สีขาว InGaN/YAG การเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของฟอสเฟอร์ YAG และการปรับความหนาของชั้นฟอสเฟอร์ทำให้ได้แสงสีขาวต่างๆ ที่มีอุณหภูมิสี 3,500-10,000K วิธีการรับแสงสีขาวผ่าน LED สีน้ำเงินนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และเทคโนโลยีขั้นสูง จึงใช้กันอย่างแพร่หลาย