Prinsip lampu LED

LED (Dioda Pemancar Cahaya)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 elektroda negatif, dan ujung lainnya dihubungkan ke elektroda positif catu daya, sehingga seluruh chip dikemas dalam resin epoksi.

Wafer semikonduktor terdiri dari dua bagian. Salah satu bagiannya adalah semikonduktor tipe-P, yang didominasi lubang, dan ujung lainnya adalah semikonduktor tipe-N, yang sebagian besar terdapat elektron. Namun ketika kedua semikonduktor ini dihubungkan, sambungan P-N terbentuk di antara keduanya. Ketika arus bekerja pada wafer melalui kawat, elektron akan terdorong ke daerah P, dimana elektron akan bergabung kembali dengan lubang, dan kemudian energi akan dipancarkan dalam bentuk foton. Ini adalah prinsip pemancaran cahaya LED. Panjang gelombang cahaya, yaitu warna cahaya, ditentukan oleh material yang membentuk sambungan P-N.

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

Awalnya, LED digunakan sebagai sumber cahaya indikator instrumen. Belakangan, LED dengan berbagai warna terang banyak digunakan pada lampu lalu lintas dan tampilan layar luas, menghasilkan manfaat ekonomi dan sosial yang baik. Ambil contoh lampu lalu lintas merah berukuran 12 inci. Di Amerika Serikat, lampu pijar 140 watt dengan efisiensi visual rendah cahaya dan tahan lama digunakan sebagai sumber cahaya, yang menghasilkan 2.000 lumen cahaya putih. Setelah melewati filter merah, 90% cahayanya hilang, hanya menyisakan 200 lumen lampu merah. Pada lampu berdesain baru, Lumileds menggunakan 18 sumber cahaya LED merah, yang mengkonsumsi daya total 14 watt termasuk rugi-rugi rangkaian untuk menghasilkan efek cahaya yang sama. Lampu sinyal otomotif juga merupakan area penting untuk aplikasi sumber cahaya LED.

Untuk penerangan umum, manusia membutuhkan sumber cahaya berwarna putih. Pada tahun 1998, LED pemancar cahaya putih berhasil dikembangkan. LED jenis ini dibuat dengan mengemas chip GaN dan yttrium aluminium garnet (YAG). Chip GaN memancarkan cahaya biru (λp=465nm, Wd=30nm), dan fosfor YAG yang mengandung Ce3+ yang dibuat dengan sintering suhu tinggi memancarkan cahaya kuning setelah tereksitasi oleh cahaya biru, dengan nilai puncak lampu 550nLED m. Substrat LED biru dipasang dalam rongga reflektif berbentuk mangkuk dan ditutup dengan lapisan tipis resin yang dicampur dengan YAG, sekitar 200-500nm. Sebagian cahaya biru yang dipancarkan oleh substrat LED diserap oleh fosfor, dan sebagian lagi cahaya biru dicampur dengan cahaya kuning yang dipancarkan fosfor untuk menghasilkan cahaya putih.

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