Principe de l'éclairage LED

LED (diode électroluminescente)est un dispositif semi-conducteur à semi-conducteur capable de convertir l’énergie électrique en lumière visible. Il peut convertir directement l’électricité en lumière. Le cœur de la LED est une puce semi-conductrice. Une extrémité de la puce est fixée à un support, une extrémité est l'électrode négative et l'autre extrémité est connectée à l'électrode positive de l'alimentation électrique, de sorte que la puce entière soit encapsulée dans 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, dans lequel les électrons sont principalement présents. Mais lorsque ces deux semi-conducteurs sont connectés, une jonction P-N se forme entre eux. Lorsque le courant agit sur la tranche à travers le fil, les électrons seront poussés vers la région P, où les électrons se recombineront avec des trous, puis de l'énergie sera émise sous forme de photons. C'est le principe de l'émission de lumière LED. La longueur d’onde de la lumière, c’est-à-dire la couleur de la lumière, est déterminée par le matériau formant la jonction P-N.

La LED peut émettre directement une lumière rouge, jaune, bleue, verte, cyan, orange, violette et blanche.

Initialement, les LED étaient utilisées comme sources lumineuses indicatrices pour les instruments. Plus tard, des LED de différentes couleurs de lumière ont été largement utilisées dans les feux de circulation et les écrans d'affichage à grande surface, produisant de bons avantages économiques et sociaux. Prenons l'exemple d'un feu rouge de 12 pouces. Aux États-Unis, une lampe à incandescence de 140 watts à longue durée de vie et à faible luminosité est utilisée comme source de lumière, qui produit 2 000 lumens de lumière blanche. Après avoir traversé le filtre rouge, 90 % de la lumière est perdue, 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 de puissance, pertes de circuit comprises, pour produire le même effet lumineux. Les feux de signalisation automobiles constituent également un domaine important pour les applications de sources lumineuses LED.

Pour l’éclairage général, les gens ont besoin de sources de lumière blanche. En 1998, la LED émettant de la lumière blanche a été développée avec succès. Ce type de LED est fabriqué en emballant des puces GaN et du grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG). La puce GaN émet de la lumière bleue (λp = 465 nm, Wd = 30 nm) et le phosphore YAG contenant du Ce3+ fabriqué par frittage à haute température émet une lumière jaune après avoir été excité par la lumière bleue, avec une valeur maximale de 550 nLED m de lampe. Le substrat LED bleu est installé dans une cavité réfléchissante en forme de bol et recouvert 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 3 500 à 10 000 K peut être obtenue. Cette méthode d'obtention de lumière blanche grâce à la LED bleue a une structure simple, un faible coût et une maturité technologique élevée, c'est donc la plus utilisée.