Prinsip pengoperasian lampu LED

LED adalah perangkat semikonduktor solid state yang dapat mengubah energi listrik menjadi cahaya tampak. Itu bisa langsung mengubah listrik menjadi cahaya. Inti dari LED adalah chip semikonduktor. Salah satu ujung chip dipasang pada braket, salah satu ujungnya adalah kutub negatif, dan ujung lainnya dihubungkan ke kutub positif catu daya, sehingga seluruh chip dikemas dengan resin epoksi.

Chip semikonduktor terdiri dari dua bagian. Salah satu bagiannya adalah semikonduktor tipe-P yang dominan lubangnya, dan ujung lainnya adalah semikonduktor tipe-N yang dominan elektronnya. Namun ketika kedua semikonduktor ini dihubungkan, sambungan P-N terbentuk di antara keduanya. Ketika arus bekerja pada chip melalui kawat, elektron akan terdorong ke area P, dimana elektron akan bergabung kembali dengan lubang, dan kemudian mengeluarkan energi dalam bentuk foton. Ini adalah prinsipnyalampu LEDemisi. Panjang gelombang cahaya, yaitu warna cahaya, ditentukan oleh bahan yang membentuk sambungan P-N.

LED dapat langsung memancarkan cahaya merah, kuning, biru, hijau, hijau, oranye, ungu dan putih.

Pada awalnya LED digunakan sebagai sumber lampu indikator instrumen dan meteran. Belakangan, berbagai LED berwarna terang banyak digunakan pada lampu lalu lintas dan tampilan area yang luas, sehingga menghasilkan manfaat ekonomi dan sosial yang baik. Ambil contoh lampu lalu lintas merah berukuran 12 inci. Di Amerika Serikat, lampu pijar 140 watt dengan umur panjang dan efisiensi cahaya rendah awalnya digunakan sebagai sumber cahaya, yang menghasilkan cahaya putih 2000 lumen. Setelah melewati filter merah, kehilangan cahaya sebesar 90%, hanya menyisakan 200 lumen lampu merah. Pada lampu berdesain baru, Lumileds menggunakan 18 sumber cahaya LED merah, termasuk kehilangan sirkuit. Total konsumsi dayanya adalah 14 watt, yang dapat menghasilkan efek cahaya yang sama. Lampu sinyal mobil juga merupakan bidang penting dalam aplikasi sumber cahaya LED.

Untuk penerangan umum, orang membutuhkan lebih banyak sumber cahaya putih. Pada tahun 1998, LED putih berhasil dikembangkan. LED ini dibuat dengan mengemas chip GaN dan yttrium aluminium garnet (YAG) secara bersamaan. Chip GaN memancarkan cahaya biru（ λ P=465nm, Wd=30nm), fosfor YAG yang mengandung Ce3+ yang disinter pada suhu tinggi memancarkan cahaya kuning setelah tereksitasi oleh cahaya biru ini, dengan nilai puncak lampu LED 550n m. Substrat LED biru dipasang di rongga refleksi berbentuk mangkuk, ditutupi dengan lapisan tipis resin yang dicampur dengan YAG, sekitar 200-500nm. Cahaya biru dari substrat LED sebagian diserap oleh fosfor, dan sebagian lagi cahaya biru dicampur dengan cahaya kuning dari fosfor untuk menghasilkan cahaya putih.

Untuk LED putih InGaN/YAG, dengan mengubah komposisi kimia fosfor YAG dan menyesuaikan ketebalan lapisan fosfor, dapat diperoleh berbagai lampu putih dengan suhu warna 3500-10000K. Metode memperoleh cahaya putih melalui LED biru ini memiliki keunggulan struktur sederhana, biaya rendah, dan kematangan teknologi tinggi, sehingga banyak digunakan.