Jak działa LED? Budowa diody LED, elektroluminescencja i historia technologii, która zmieniła światło

Dioda LED jako półprzewodnikowe źródło światła

Diody LED są dziś jednym z najważniejszych elementów współczesnego oświetlenia. Znajdują się w żarówkach LED, taśmach LED, oprawach przemysłowych, lampach ulicznych, ekranach, samochodach, pilotach, czujnikach oraz systemach transmisji danych. Dla większości użytkowników LED to po prostu energooszczędne źródło światła. Technicznie jest to jednak znacznie bardziej zaawansowane rozwiązanie, którego działanie opiera się na zjawiskach zachodzących wewnątrz półprzewodnika.

Rys. 1. Budowa diody LED, zasada działania złącza p-n oraz najważniejsze etapy rozwoju technologii LED.

Dioda LED nie świeci dlatego, że rozgrzewa się do wysokiej temperatury.

Nie ma w niej żarnika, jak w klasycznej żarówce. Światło powstaje w bardzo małym obszarze złącza p-n, gdzie elektrony łączą się z tzw. dziurami elektronowymi. Proces ten nazywa się rekombinacją promienistą, a uwolniona energia przyjmuje postać fotonów, czyli cząstek światła.

W tym artykule wyjaśniamy, jak działa dioda LED, czym jest elektroluminescencja, dlaczego nie każda dioda świeci, od czego zależy kolor światła oraz dlaczego współczesne źródła LED są tak wydajne. Artykuł bazuje również na klasycznych opracowaniach technicznych dotyczących diod elektroluminescencyjnych, w których omawiano m.in. złącza p-n, homozłącza, heterozłącza, charakterystykę widmową oraz sprawność kwantową LED.

Jeżeli interesuje Cię przede wszystkim rozwój tej technologii na przestrzeni lat, przeczytaj również osobny artykuł: Historia diod LED – kto wynalazł LED?.

Czym właściwie jest dioda LED?

LED to skrót od angielskiego określenia Light Emitting Diode, czyli dioda emitująca światło. Jest to element półprzewodnikowy, który przewodzi prąd głównie w jednym kierunku i podczas pracy emituje promieniowanie elektromagnetyczne. W zależności od zastosowanego materiału półprzewodnikowego może to być światło widzialne, promieniowanie podczerwone albo promieniowanie ultrafioletowe.

Najważniejsza różnica między LED a klasyczną żarówką polega na sposobie powstawania światła. W żarówce światło jest skutkiem rozgrzania włókna wolframowego do bardzo wysokiej temperatury. W LED światło powstaje bezpośrednio w strukturze półprzewodnikowej, bez konieczności rozgrzewania żarnika. Dzięki temu energia elektryczna może być wykorzystywana znacznie efektywniej.

Elektroluminescencja – światło bez żarnika

Podstawą działania LED jest elektroluminescencja. To zjawisko emisji światła przez materiał pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. W przypadku diody LED elektroluminescencja zachodzi w półprzewodnikowym złączu p-n.

Gdy przez diodę płynie prąd w kierunku przewodzenia, elektrony i dziury przemieszczają się w stronę obszaru aktywnego. Tam dochodzi do rekombinacji. Elektron przechodzi na niższy poziom energetyczny, a różnica energii zostaje uwolniona jako foton. To właśnie fotony tworzą światło emitowane przez diodę LED.

W praktyce oznacza to, że w diodzie LED prąd elektryczny zostaje zamieniony bezpośrednio na światło. To istotna przewaga nad źródłami żarowymi, w których duża część energii zamienia się w ciepło.

Dlaczego nie każda dioda świeci?

Zwykła dioda prostownicza również posiada złącze p-n, ale nie emituje światła widzialnego w użyteczny sposób. Różnica wynika z rodzaju materiału półprzewodnikowego oraz sposobu, w jaki zachodzi rekombinacja nośników ładunku.

W półprzewodnikach takich jak krzem lub german energia uwalniana podczas rekombinacji jest najczęściej zamieniana na ciepło. Jest to rekombinacja niepromienista. W diodach LED stosuje się inne materiały, w których rekombinacja może zachodzić promieniście, czyli z emisją fotonu.

Dlatego LED nie jest zwykłą diodą z przezroczystą obudową. Aby dioda świeciła efektywnie, potrzebne jest odpowiednio zaprojektowane złącze oraz materiał półprzewodnikowy zdolny do skutecznej emisji światła.

Złącze p-n – serce diody LED

Podstawowym elementem każdej diody LED jest złącze p-n. Powstaje ono na granicy dwóch obszarów półprzewodnika: typu p oraz typu n.

• Obszar typu n zawiera nadmiar elektronów, czyli ujemnych nośników ładunku.
• Obszar typu p zawiera nadmiar dziur elektronowych, traktowanych jako dodatnie nośniki ładunku.
• Po przyłożeniu napięcia w kierunku przewodzenia elektrony i dziury przemieszczają się w stronę złącza.
• W pobliżu złącza dochodzi do rekombinacji, czyli połączenia elektronu z dziurą.
• Jeżeli rekombinacja ma charakter promienisty, powstaje foton.

To właśnie złącze p-n jest miejscem, w którym energia elektryczna zostaje zamieniona na światło. W skali pojedynczego zjawiska powstaje jeden foton, ale w pracującej diodzie takich zdarzeń zachodzą ogromne ilości w każdej sekundzie.

Rys. 2. Schemat działania złącza p-n w diodzie LED. Po przyłożeniu napięcia w kierunku przewodzenia elektrony i dziury przemieszczają się do obszaru złącza, gdzie zachodzi rekombinacja promienista prowadząca do emisji fotonów, czyli światła.

Rekombinacja elektronów i dziur – moment powstania światła

Rekombinacja to najważniejszy proces zachodzący w diodzie LED. Elektron znajdujący się na wyższym poziomie energetycznym przechodzi na niższy poziom, zajmując miejsce dziury elektronowej. Nadmiar energii musi zostać oddany do otoczenia.

W zwykłych półprzewodnikach energia ta często zamienia się w ciepło. W LED zostaje wypromieniowana w postaci fotonu. Dlatego w uproszczeniu można powiedzieć, że światło LED jest efektem kontrolowanego przechodzenia elektronów między poziomami energetycznymi materiału półprzewodnikowego.

Ten proces dobrze tłumaczy, dlaczego LED jest źródłem światła tak innym od żarówki. W żarówce świeci rozgrzany metal. W LED świeci półprzewodnik, w którym energia elektryczna wyzwala emisję fotonów.

Dlaczego LED świeci różnymi kolorami?

Kolor światła emitowanego przez LED zależy od energii fotonów. Energia ta wynika z różnicy poziomów energetycznych w materiale półprzewodnikowym, czyli z tzw. przerwy energetycznej.

Im większa przerwa energetyczna, tym większa energia fotonu i krótsza długość fali. Krótsze fale odpowiadają barwom bliższym niebieskiemu oraz fioletowemu zakresowi widma. Im mniejsza przerwa energetyczna, tym dłuższa fala, a więc światło przesuwa się w stronę czerwieni lub podczerwieni.

• GaAs – promieniowanie podczerwone.
• GaAsP – światło czerwone i pomarańczowe.
• GaP – światło zielone.
• AlGaAs – wydajne diody czerwone i podczerwone.
• GaN – diody niebieskie.
• InGaN – diody niebieskie i zielone stosowane w nowoczesnych konstrukcjach LED.

Kolor LED nie wynika więc z koloru obudowy. Wynika z fizyki materiału półprzewodnikowego. Obudowa może jedynie filtrować lub rozpraszać światło, ale podstawowa barwa emisji powstaje wewnątrz struktury LED.

Rys. 3. Zależność barwy światła LED od długości fali, energii fotonu oraz materiału półprzewodnikowego. Krótsza długość fali oznacza większą energię fotonu i barwę bliższą niebieskiej, natomiast dłuższa fala odpowiada niższej energii oraz barwie czerwonej lub podczerwonej.

Długość fali i energia fotonu

W klasycznych opracowaniach dotyczących LED często podkreśla się zależność między energią przejścia elektronowego a długością fali promieniowania. Im większa energia uwolniona podczas rekombinacji, tym krótsza długość fali światła.

W uproszczeniu można przyjąć zależność: λ = 1,24 / E, gdzie λ oznacza długość fali w mikrometrach, a E energię przejścia w elektronowoltach. Nie trzeba znać szczegółów fizyki kwantowej, aby zrozumieć sens tej zależności. Materiał półprzewodnikowy działa jak regulator barwy światła.

Dla światła czerwonego długość fali jest większa. Dla światła niebieskiego jest krótsza. Promieniowanie podczerwone ma długość fali większą niż światło czerwone i nie jest widoczne dla ludzkiego oka.

Czy LED emituje jedną idealną długość fali?

Często mówi się, że dioda LED emituje światło o określonej długości fali. Technicznie jest to uproszczenie. W praktyce LED emituje pasmo promieniowania o pewnej szerokości. Największa intensywność przypada na długość fali dominującej, ale obok niej występują również fale nieco krótsze i dłuższe.

Dobrze pokazuje to charakterystyka widmowa LED. Na wykresie intensywność promieniowania rośnie do maksimum, a następnie opada. Oznacza to, że LED jest źródłem światła wąskopasmowego, ale nie idealnie monochromatycznego.

To ważna różnica między diodą LED a laserem. Laser emituje światło znacznie bardziej jednorodne i spójne. LED emituje światło kierunkowe, sprawne i relatywnie wąskopasmowe, ale nie jest źródłem laserowym.

Rys. 4. Charakterystyka widmowa diody LED przedstawiająca rozkład intensywności emitowanego światła w funkcji długości fali. Każdy typ diody LED emituje światło o charakterystycznym widmie zależnym od zastosowanego materiału półprzewodnikowego. Szerokość widma (FWHM) wpływa na czystość barwy światła, odwzorowanie kolorów oraz właściwości użytkowe źródła światła.

Homozłącze – pierwsze konstrukcje LED

W starszych konstrukcjach LED stosowano tzw. homozłącza. Homozłącze oznacza, że obszar typu p i obszar typu n wykonane są z tego samego materiału półprzewodnikowego, ale inaczej domieszkowanego. Przykładem może być struktura wykonana z arsenku galu GaAs.

Homozłącza odegrały ważną rolę w rozwoju pierwszych diod świecących, zwłaszcza emitujących promieniowanie podczerwone. Ich sprawność była jednak ograniczona. Część nośników uciekała poza obszar aktywny, a część promieniowania była pochłaniana wewnątrz struktury.

Właśnie dlatego dalszy rozwój LED wymagał bardziej zaawansowanych struktur półprzewodnikowych.

Heterozłącze – przełom w sprawności LED

Heterozłącze to złącze wykonane z różnych materiałów półprzewodnikowych. Materiały te różnią się między innymi szerokością przerwy energetycznej. Dzięki temu można lepiej kontrolować miejsce, w którym zachodzi rekombinacja promienista.

W strukturze heterozłączowej obszar aktywny może zostać zamknięty między warstwami o innych właściwościach. Powstaje bariera energetyczna, która ogranicza ucieczkę elektronów i dziur poza miejsce, gdzie powinny rekombinować.

• Więcej nośników trafia do obszaru aktywnego.
• Więcej rekombinacji kończy się emisją fotonów.
• Mniej energii jest tracone w postaci ciepła.
• Dioda świeci skuteczniej.
• Możliwe jest uzyskanie większej trwałości i lepszej powtarzalności parametrów.

Rozwój heterozłączy był jednym z fundamentów nowoczesnej technologii LED. Dzisiejsze diody dużej mocy wykorzystują wielowarstwowe struktury półprzewodnikowe, znacznie bardziej złożone niż pierwsze proste złącza p-n.

Rys. 5. Porównanie homozłącza i heterozłącza stosowanych w technologii LED. W homozłączu wszystkie warstwy wykonane są z materiału o podobnej przerwie energetycznej, co ogranicza sprawność rekombinacji. W heterozłączu zastosowanie materiałów o różnych przerwach energetycznych pozwala skoncentrować elektrony i dziury w warstwie aktywnej, zwiększając jasność, sprawność kwantową oraz efektywność energetyczną diody LED.

Sprawność kwantowa LED – ile elektronów zamienia się w światło?

W kontekście LED często mówi się o skuteczności świetlnej, czyli liczbie lumenów uzyskanych z jednego wata energii. W fizyce diod ważne jest jednak również pojęcie sprawności kwantowej.

Sprawność kwantowa opisuje, jaka część przepływających elektronów prowadzi do emisji fotonów. Jeżeli przez złącze przepływa wiele elektronów, ale tylko niewielka część powoduje emisję światła, sprawność jest niska. Jeżeli duża część elektronów prowadzi do emisji fotonów, sprawność jest wysoka.

Wyróżnia się sprawność wewnętrzną i zewnętrzną. Sprawność wewnętrzna dotyczy liczby fotonów powstających wewnątrz półprzewodnika. Sprawność zewnętrzna uwzględnia to, ile z tych fotonów faktycznie wydostaje się poza strukturę diody.

Dlaczego obudowa i optyka LED mają znaczenie?

Foton może powstać wewnątrz półprzewodnika, ale nie zawsze wydostaje się na zewnątrz. Część promieniowania może zostać odbita, pochłonięta lub uwięziona w strukturze. Dlatego konstrukcja optyczna diody LED ma duże znaczenie dla jej realnej skuteczności.

W prostych diodach obudowa pełniła jednocześnie funkcję ochronną i optyczną. Przezroczysta soczewka kształtowała kierunek emisji światła. We współczesnych źródłach LED optyka jest znacznie bardziej rozbudowana. Może obejmować soczewki, reflektory, klosze, dyfuzory oraz specjalne układy rozpraszające światło.

Dobrze zaprojektowana optyka ogranicza straty i kieruje strumień świetlny tam, gdzie jest potrzebny. Ma to znaczenie zarówno w małych żarówkach LED GU10, jak i w oprawach ulicznych, przemysłowych czy liniowych.

Dlaczego LED się nagrzewa?

Często można spotkać stwierdzenie, że LED się nie grzeje. To nie jest dokładne. Dioda LED emituje znacznie mniej ciepła niż tradycyjna żarówka, ale nadal część energii elektrycznej zamienia się w ciepło. Ciepło powstaje w strukturze półprzewodnikowej i musi zostać skutecznie odprowadzone.

Zbyt wysoka temperatura pracy może prowadzić do spadku strumienia świetlnego, zmiany barwy światła, skrócenia żywotności i uszkodzenia układu zasilającego. Dlatego w żarówkach LED, modułach LED i oprawach przemysłowych stosuje się radiatory, aluminiowe korpusy oraz inne elementy ułatwiające odprowadzanie ciepła.

W dobrej jakości oświetleniu LED zarządzanie temperaturą jest równie ważne jak sama dioda. To jeden z powodów, dla których produkty podobne z wyglądu mogą znacząco różnić się trwałością.

Jak działa biała dioda LED?

Naturalna emisja diody LED ma określoną barwę wynikającą z materiału półprzewodnikowego. Biała dioda LED najczęściej nie świeci biało bezpośrednio. W praktyce stosuje się dwie główne metody uzyskania białego światła LED: połączenie niebieskiej diody LED z luminoforem albo mieszanie światła czerwonego, zielonego i niebieskiego w układzie RGB.

Rys. 6. Dwa najczęściej stosowane sposoby uzyskania białego światła LED. W oświetleniu użytkowym dominuje technologia niebieskiej diody LED pokrytej luminoforem, natomiast systemy RGB, RGBW i RGB+CCT wykorzystywane są głównie tam, gdzie oprócz światła białego wymagana jest również możliwość zmiany kolorów i temperatury barwowej.

Metoda 1: niebieska dioda LED i luminofor

Najczęściej stosowanym rozwiązaniem w żarówkach LED, oprawach LED, panelach, plafonach i taśmach LED białych jest niebieska dioda LED pokryta warstwą luminoforu. Niebieska dioda emituje światło o krótkiej długości fali, a luminofor przekształca część tego promieniowania w światło o dłuższych falach.

• Niebieska dioda LED emituje światło o krótkiej długości fali.
• Część światła niebieskiego przechodzi przez warstwę luminoforu.
• Część światła zostaje przekształcona przez luminofor w promieniowanie żółte, pomarańczowe i czerwone.
• Mieszanka światła niebieskiego oraz światła przekształconego przez luminofor jest odbierana przez ludzkie oko jako światło białe.

Zmieniając skład luminoforu, można uzyskać różne temperatury barwowe: ciepłą biel 2700K lub 3000K, neutralną biel 4000K oraz zimną biel 6000K lub 6500K. Dlatego dwie żarówki LED o tej samej mocy mogą dawać zupełnie inne wrażenie wizualne.

Metoda 2: mieszanie światła RGB

Białe światło można uzyskać również przez zmieszanie trzech podstawowych barw światła: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Jest to tzw. addytywne mieszanie barw RGB, stosowane między innymi w ekranach LED, telewizorach, monitorach, taśmach LED RGB oraz oświetleniu dekoracyjnym.

• Dioda czerwona emituje światło z zakresu czerwieni.
• Dioda zielona emituje światło z zakresu zieleni.
• Dioda niebieska emituje światło z zakresu niebieskiego.
• Odpowiednie zmieszanie tych trzech składowych może zostać odebrane przez oko jako światło białe.

Technologia RGB pozwala uzyskać wiele barw światła i dynamicznie je zmieniać, dlatego świetnie sprawdza się w oświetleniu dekoracyjnym, iluminacjach, efektach scenicznych i inteligentnych systemach LED. Nie jest jednak najczęściej wybieraną metodą w typowym oświetleniu użytkowym, ponieważ do codziennego światła białego zwykle lepiej sprawdza się układ niebieska LED + luminofor.

W praktyce uzyskanie idealnie białego światła wyłącznie z trzech diod RGB nie jest łatwe. Niewielkie różnice w jasności poszczególnych składowych, zmiany temperatury pracy czy starzenie się diod mogą powodować przesunięcia barwy i pogorszenie jakości światła. Z tego powodu w nowoczesnych systemach oświetleniowych często stosuje się rozwiązania RGBW, czyli układy zawierające dodatkową diodę białą. Pozwala to uzyskać bardziej naturalne światło białe, wyższą skuteczność świetlną oraz lepsze odwzorowanie kolorów przy jednoczesnym zachowaniu możliwości płynnej zmiany barw i tworzenia efektów świetlnych.

Dlatego profesjonalne oprawy dekoracyjne, inteligentne systemy oświetleniowe oraz wysokiej klasy taśmy LED coraz częściej wykorzystują technologię RGBW zamiast klasycznego RGB. Dodatkowa dioda biała poprawia jakość codziennego oświetlenia, a diody RGB odpowiadają za generowanie kolorowych scen świetlnych.

W bardziej zaawansowanych systemach stosuje się również technologię RGB+CCT. Oprócz diod czerwonych, zielonych i niebieskich wykorzystuje ona dwa niezależne kanały światła białego: ciepły (Warm White) oraz zimny (Cool White). Dzięki temu użytkownik może nie tylko zmieniać kolory światła, ale także płynnie regulować temperaturę barwową bieli – od ciepłej atmosfery około 2700K do chłodnego światła o temperaturze 6500K. Rozwiązanie RGB+CCT jest często stosowane w inteligentnym oświetleniu domowym, nowoczesnych oprawach dekoracyjnych oraz profesjonalnych instalacjach LED, gdzie wymagana jest zarówno pełna paleta kolorów, jak i wysokiej jakości światło białe.

LED z luminoforem czy RGB – która metoda jest lepsza?

W typowych źródłach światła, takich jak żarówki LED E27, GU10, panele LED, oprawy techniczne i oświetlenie liniowe, najczęściej stosuje się diody niebieskie z luminoforem. Ta metoda jest energooszczędna, stabilna i pozwala uzyskać wysokiej jakości światło białe o określonej temperaturze barwowej.

Technologia RGB znajduje zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie istotna jest możliwość zmiany kolorów i tworzenia efektów świetlnych. Dlatego dominuje w taśmach LED RGB, iluminacjach architektonicznych, ekranach LED, reklamach świetlnych oraz oświetleniu dekoracyjnym.

W bardziej zaawansowanych rozwiązaniach coraz częściej spotyka się technologie RGBW oraz RGB+CCT. Dodatkowa dioda biała w systemach RGBW poprawia jakość światła białego i zwiększa skuteczność świetlną, natomiast RGB+CCT umożliwia jednoczesną zmianę kolorów oraz płynną regulację temperatury barwowej światła białego. Dzięki temu użytkownik może korzystać zarówno z pełnej palety barw RGB, jak i z komfortowego oświetlenia o parametrach zbliżonych do klasycznych źródeł światła LED.

Nie bez powodu większość nowoczesnych systemów inteligentnego oświetlenia wykorzystuje obecnie RGBW lub RGB+CCT. Rozwiązania te łączą funkcjonalność dekoracyjnego oświetlenia kolorowego z wysoką jakością światła białego wykorzystywanego na co dzień.

Co znajduje się w żarówce LED GU10 lub E27?

Gotowa żarówka LED jest znacznie bardziej złożona niż pojedyncza dioda. W jej wnętrzu znajduje się kompletny układ, który musi zapewnić właściwe zasilanie, odprowadzenie ciepła i odpowiedni rozsył światła.

• Moduł LED lub zestaw diod LED odpowiadających za emisję światła.
• Układ zasilający, który dostosowuje napięcie i prąd do wymagań diod.
• Radiator lub elementy obudowy odprowadzające ciepło.
• Soczewka, klosz lub dyfuzor kształtujący światło.
• Trzonek, np. GU10 lub E27, dopasowany do konkretnej oprawy.

Jakość każdego z tych elementów wpływa na trwałość źródła światła. Sama obecność technologii LED nie gwarantuje długiej pracy. Znaczenie ma również jakość zasilacza, chłodzenie, konstrukcja optyczna i warunki użytkowania.

Rys. 7. Przekrój żarówki LED GU10 i E27 pokazujący najważniejsze elementy konstrukcyjne: klosz lub dyfuzor, moduł LED, radiator odprowadzający ciepło, układ zasilający, obudowę oraz trzonek. Jakość tych podzespołów wpływa na jasność, stabilność pracy i trwałość źródła światła LED.

Dlaczego tanie źródła LED szybciej się psują?

Technologia LED pozwala osiągnąć bardzo długą żywotność, ale trwałość gotowego produktu zależy od całej konstrukcji. Najczęstszą przyczyną awarii tanich źródeł LED nie jest sama dioda, lecz układ zasilający albo przegrzewanie.

Jeżeli producent zastosuje zbyt słaby radiator, niskiej jakości komponenty elektroniczne lub zbyt ciasną obudowę, źródło światła może pracować znacznie krócej niż wynikałoby to z deklaracji. Dlatego przy wyborze LED warto analizować nie tylko cenę, ale także producenta, parametry techniczne, warunki pracy i przeznaczenie produktu.

LED w telekomunikacji i elektronice

Diody LED nie są wykorzystywane wyłącznie w oświetleniu. Już w starszych opracowaniach technicznych zwracano uwagę, że intensywność promieniowania LED można szybko modulować przez zmianę prądu zasilającego. Oznacza to, że dioda może nie tylko świecić, ale również przenosić informację.

Dzięki temu LED-y znalazły zastosowanie w pilotach na podczerwień, transoptorach, czujnikach optycznych, wskaźnikach elektronicznych oraz prostych systemach transmisji optycznej. W połączeniu z fotodiodą lub fototranzystorem LED może tworzyć układ nadawczo-odbiorczy.

To pokazuje, że technologia LED od początku była czymś więcej niż tylko źródłem światła do oświetlania pomieszczeń. Jest również ważnym elementem elektroniki i optoelektroniki.

Najważniejsze parametry LED, które warto rozumieć

• Moc [W]: określa pobór energii elektrycznej, ale nie mówi bezpośrednio, ile światła emituje źródło.
• Strumień świetlny [lm]: informuje, ile światła emituje źródło LED.
• Skuteczność świetlna [lm/W]: pokazuje, ile lumenów uzyskujemy z jednego wata energii.
• Temperatura barwowa [K]: określa odcień światła białego, np. ciepły, neutralny lub zimny.
• CRI: określa, jak wiernie źródło światła oddaje kolory oświetlanych przedmiotów.
• Kąt świecenia: informuje, czy światło jest skupione, czy szeroko rozproszone.
• Trwałość [h]: określa deklarowany czas pracy źródła światła w określonych warunkach.

Najczęstsze mity o diodach LED

Mit 1: LED w ogóle się nie grzeje. LED nagrzewa się, ale zwykle znacznie mniej niż tradycyjne źródła światła. Ciepło musi być jednak skutecznie odprowadzane.

Mit 2: Im więcej watów, tym lepsza żarówka. W technologii LED ważniejszy jest strumień świetlny w lumenach oraz skuteczność świetlna, a nie sama moc.

Mit 3: Każdy LED świeci tak samo. Różnice między źródłami LED mogą dotyczyć barwy światła, trwałości, jakości zasilacza, stabilności świecenia, kąta świecenia i odwzorowania kolorów.

Mit 4: Białe LED zawsze są zimne. Białe LED mogą mieć różną temperaturę barwową. Dostępne są źródła ciepłe, neutralne i zimne.

Dlaczego technologia LED zdominowała oświetlenie?

Technologia LED zdominowała rynek oświetlenia, ponieważ łączy wysoką efektywność energetyczną, długą żywotność, małe rozmiary, szybki start i łatwe sterowanie. Dodatkowo pozwala uzyskać różne barwy światła, różne kąty świecenia i bardzo zróżnicowane konstrukcje opraw.

LED sprawdza się zarówno w prostych żarówkach domowych, jak i w zaawansowanych systemach oświetlenia przemysłowego. Ta sama podstawowa zasada działania, czyli elektroluminescencja w półprzewodniku, może być wykorzystana w małej diodzie sygnalizacyjnej, żarówce GU10, taśmie LED, oprawie ulicznej albo module do ekranu LED.

Podsumowanie

Dioda LED działa dzięki zjawisku elektroluminescencji. W półprzewodnikowym złączu p-n elektrony spotykają się z dziurami, a podczas rekombinacji emitują fotony. To właśnie te fotony tworzą światło.

Kolor światła zależy od materiału półprzewodnikowego i szerokości przerwy energetycznej. Sprawność LED zależy natomiast od jakości struktury półprzewodnikowej, skuteczności rekombinacji, konstrukcji optycznej, chłodzenia oraz układu zasilającego.

Współczesne źródła LED są efektem wielu lat rozwoju technologii półprzewodnikowej. Choć ich zasada działania opiera się na zjawiskach znanych od dawna, dzisiejsze produkty LED są znacznie bardziej wydajne, trwałe i wszechstronne niż pierwsze diody elektroluminescencyjne.