Il LED (Light Emitting Diode), un diodo a emissione luminosa, è un dispositivo semiconduttore a stato solido in grado di convertire l'energia elettrica in luce visibile. Può convertire direttamente l'elettricità in luce. Il cuore del LED è un chip semiconduttore. Un'estremità del chip è fissata a una staffa, un'altra estremità è il polo negativo e l'altra estremità è collegata al polo positivo dell'alimentatore, in modo che l'intero chip sia incapsulato in resina epossidica.
Il chip semiconduttore è composto da due parti. Una è un semiconduttore di tipo P, in cui le lacune sono dominanti, e l'altra è un semiconduttore di tipo N, in cui gli elettroni sono dominanti. Ma quando questi due semiconduttori sono collegati, si forma una giunzione PN tra di essi. Quando la corrente agisce sul chip attraverso il filo, gli elettroni vengono spinti verso la zona P, dove si ricombinano con le lacune ed emettono energia sotto forma di fotoni. Questo è il principio dell'emissione luminosa dei LED. La lunghezza d'onda della luce, ovvero il colore della luce, è determinata dal materiale che forma la giunzione PN.
I LED possono emettere direttamente luce rossa, gialla, blu, verde, arancione, viola e bianca.
Inizialmente, i LED venivano utilizzati come sorgenti luminose di indicatori di strumenti e contatori. Successivamente, vari LED colorati sono stati ampiamente utilizzati nei semafori e nei display di grandi dimensioni, con notevoli benefici economici e sociali. Prendiamo ad esempio la lampada rossa da 12 pollici per i segnali stradali. Negli Stati Uniti, originariamente veniva utilizzata come sorgente luminosa la lampada a incandescenza da 140 watt, a lunga durata e bassa efficienza luminosa, che produceva 2000 lumen di luce bianca. Dopo aver attraversato il filtro rosso, la perdita di luce è del 90%, lasciando solo 200 lumen di luce rossa. Nella lampada di nuova concezione, Lumileds utilizza 18 sorgenti luminose a LED rossi, comprese le perdite di circuito. Il consumo energetico totale è di 14 watt, che può produrre lo stesso effetto luminoso. Anche le lampade di segnalazione per automobili rappresentano un importante campo di applicazione delle sorgenti luminose a LED.
Per l'illuminazione generale, le persone hanno bisogno di più fonti di luce bianca. Nel 1998, è stato sviluppato con successo il LED bianco. Questo LED è realizzato assemblando un chip di GaN e granato di ittrio e alluminio (YAG). Il chip di GaN emette luce blu (λ P = 465 nm, Wd = 30 nm), il fosforo YAG contenente Ce3+ sinterizzato ad alta temperatura emette luce gialla dopo essere stato eccitato da questa luce blu, con un valore di picco di 550 nm (m) della lampada LED. Il substrato del LED blu è installato nella cavità di riflessione a forma di ciotola, ricoperto da un sottile strato di resina miscelata con YAG, di circa 200-500 nm. La luce blu del substrato del LED viene parzialmente assorbita dal fosforo, mentre la restante parte della luce blu viene miscelata con la luce gialla del fosforo per ottenere luce bianca.
Per i LED bianchi InGaN/YAG, modificando la composizione chimica del fosforo YAG e regolando lo spessore dello strato di fosforo, è possibile ottenere diverse luci bianche con temperatura di colore compresa tra 3500 e 10000 K. Questo metodo per ottenere luce bianca tramite LED blu presenta una struttura semplice, un costo contenuto e un'elevata maturità tecnologica, che lo rendono ampiamente utilizzato.
Data di pubblicazione: 29 gennaio 2024