หลักการของไฟ LED

LED (Light Emitting Diode) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งสามารถแปลงไฟฟ้าเป็นแสงได้โดยตรง หัวใจของ LED คือชิปเซมิคอนดักเตอร์ ปลายด้านหนึ่งติดอยู่กับฉากยึด ปลายด้านหนึ่งเป็นอิเล็กโทรดลบ และปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดบวกของแหล่งจ่ายไฟ ทำให้ชิปทั้งหมดห่อหุ้มด้วยอีพอกซีเรซิน .
ชิปเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกคือเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P ซึ่งรูจะครอบงำ และอีกส่วนคือเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ซึ่งอิเล็กตรอนจะควบคุม แต่เมื่อเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองนี้เชื่อมต่อกัน จะมีจุดเชื่อมต่อ PN เกิดขึ้นระหว่างกัน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวดและกระทำต่อชิปนี้ อิเล็กตรอนจะถูกผลักไปยังบริเวณ P ซึ่งพวกมันจะรวมตัวกันอีกครั้งด้วยรูและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน นี่คือหลักการของการปล่อยแสง LED ความยาวคลื่นของแสงหรือที่เรียกว่าสีของแสง ถูกกำหนดโดยวัสดุที่ก่อตัวเป็นรอยต่อ PN
LED สามารถปล่อยแสงสีแดง เหลือง น้ำเงิน เขียว น้ำเงิน ส้ม ม่วง และขาวได้โดยตรง
ในขั้นต้น LED ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเครื่องมือและมาตรวัด ต่อมามีการใช้ไฟ LED สีต่างๆ กันอย่างแพร่หลายในสัญญาณไฟจราจรและจอแสดงผลในพื้นที่ขนาดใหญ่ ส่งผลให้เกิดประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมที่ดี ยกตัวอย่างสัญญาณไฟจราจรสีแดงขนาด 12 นิ้วในสหรัฐอเมริกา เดิมทีใช้หลอดไส้ 140 วัตต์ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานและประสิทธิภาพการมองเห็นต่ำเป็นแหล่งกำเนิดแสง โดยให้แสงสีขาว 2,000 ลูเมน หลังจากผ่านฟิลเตอร์สีแดงจะสูญเสียแสงถึง 90% เหลือแสงสีแดงเพียง 200 ลูเมน ในหลอดไฟที่ออกแบบใหม่ Lumileds ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED สีแดง 18 แหล่ง รวมถึงการสูญเสียวงจรซึ่งกินไฟทั้งหมด 14 วัตต์ ทำให้เกิดเอฟเฟกต์แสงแบบเดียวกัน ไฟสัญญาณรถยนต์ยังเป็นส่วนสำคัญสำหรับการใช้งานแหล่งกำเนิดแสง LED
สำหรับแสงทั่วไป ผู้คนชอบแหล่งกำเนิดแสงสีขาว ในปี 1998 การพัฒนา LED เปล่งแสงสีขาวประสบความสำเร็จ LED ประเภทนี้ผลิตขึ้นโดยการห่อหุ้มชิป GaN และอะลูมิเนียมโกเมนอิตเทรียม (YAG) เข้าด้วยกัน ชิป GaN ปล่อยแสงสีน้ำเงิน（ แลม P=465nm, Wd=30nm) ผงฟลูออเรสเซนต์ YAG เผาอุณหภูมิสูงที่มี Ce3+ ปล่อยแสงสีเหลืองหลังจากตื่นเต้นกับแสงสีน้ำเงินนี้ โดยมี ค่าสูงสุดของหลอด LED 550n ม. พื้นผิว LED สีน้ำเงินได้รับการติดตั้งในช่องสะท้อนแสงรูปทรงชาม ซึ่งถูกเคลือบด้วยเรซินบางๆ ผสมกับ YAG ประมาณ 200-500 นาโนเมตร แสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาจากซับสเตรต LED จะถูกดูดซับบางส่วนโดยผงฟลูออเรสเซนต์ ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งผสมกับแสงสีเหลืองที่ปล่อยออกมาจากผงฟลูออเรสเซนต์เพื่อให้ได้แสงสีขาว
สำหรับไฟ LED สีขาว InGaN/YAG โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของฟอสเฟอร์ YAG และปรับความหนาของชั้นฟอสเฟอร์ ทำให้ได้แสงสีขาวสีต่างๆ ที่มีอุณหภูมิสี 3500-10000K วิธีการรับแสงสีขาวผ่าน LED สีฟ้านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และมีความพร้อมทางเทคโนโลยีสูง