У перекладі з англійської LED (Light Emitting Diode) означає «світловипромінюючі діоди». В основному це невеликі елементи, яке підпадають під категорію активних напівпровідникових електронних компонентів. Але з тією лише різницею, що вони можуть мати здатність випромінювати світло в різних кольорах. Обидві клеми (анод і катод) кожного світлодіода при підключенні до джерела напруги в правильній полярності може створити світло різних відтінків, в залежності від напівпровідникового речовини, що використовується всередині нього.

Що таке світлодіоди?
Сьогодні популярність світлодіодних ламп та світлодіодних світильників швидко зростає в зв'язку з низкою їх чудових властивостей, що знаходить відображення в численних відгуках . Зокрема, світлодіоди мають дуже невеликі розміри, споживають дуже мало енергії і здатні виробляти надзвичайно високою інтенсивністю світловий потік.

На відміну від застарілих ламп розжарювання, світлодіоди не вимагає нитки розжарювання для створення світла. Вони використовують більш ефективну технологію проходження електронів завдяки своїм напівпровідниковим матеріалам. Крім того, тепло, що виділяється в цьому процесі мізерно мало, так що немає ніякої загрози для постійно зростаючої проблеми глобального потепління, і світлодіоди швидко завоювали чималу частину ринку освітлювальних приладів.

Світлодіоди можуть випромінювати світло невидимий неозброєним оком в інфрачервоному та ультрафіолетовому діапазоні також встановлюються в різні пристрої, наприклад, в пульти дистанційного керування. Але в нашій статті мова піде про функціонування найбільш популярних світлодіодів, тобто мають видимий тип світловипромінювання.

З чого складаються світлодіоди?
Давайте розглянемо внутрішньо пристрій світлодіодів в сучасних світильниках і лампах і принцип їх роботи. Видиме світло може бути визначений як хвилі, а також частки, що рухаються з постійною швидкістю (у вакуумі). Точніше кажучи, світло складається з частинок, що мають нульову масу і енергію, що виділяється в якості побічного продукту електронами, що рухаються по орбіті навколо атома. Багато століть тому це було виявлено Ісааком Ньютоном. Він назвав ці легкі частинки фотонами - фундаментальної одиницею світла.

Матеріалом, використовуваним при виробництві світлодіодів, в основному, є арсенід алюмінію-галію (AlGaAs). У своєму первісному стані атоми цього матеріалу мають сильну зв'язок. Без вільних електронів створення електрики в цьому випадку стає неможливим. При додаванні домішки, яка відома як легування, вносяться додаткові атоми, ефективно порушуючи баланс матеріалу.
Ці домішки у вигляді додаткових атомів можуть або надати вільні електрони (N-типу) в загальну його систему чи «висмоктати» деякі з вже існуючих електронів від атомів (P-типу), створюючи «дірки» в атомних орбітах. В обох випадках матеріал стає більш провідним. Таким чином, при дії електричного струму в матеріалі N-типу електрони можуть подорожувати від анода (позитивний) до катода (негативний). У матеріалах P-типу - навпаки. У зв'язку з силою напівпровідника цей процес ніколи не буде направлений в протилежному напрямку в обох випадках.

З наведених вище пояснень стає ясно, що інтенсивність світла, випромінюваного світлодіодами, залежить від рівня енергії випромінюваних фотонів, яка, у свою чергу, залежатиме від енергії, що виділяється електронами, що хитаються на орбіті навколо атомів напівпровідникового матеріалу. Щоб змусити електрони перейти з нижчих орбіт до вищих, необхідно збільшити подачу енергії, і навпаки. Чим далі ці орбіти знаходяться один від одного, тим більше інтенсивність світлового потоку .
Різні довжини хвиль, що у процесі, визначають різні квіти, які утворюються в процесі роботи світлодіодів. Сучасна технологія дозволяє провести вимірювання коротких хвиль в них, щоб справити більше розмаїття різних кольорових світлодіодів.

Виробництво високоефективного світлодіодного освітлення
Як правило, виробництво високоефективного світлодіодного освітлення відбувається від покриття синього кольору діодів жовтим покриттям люмінофора. В результаті, сині фотони, які генеруються у світлодіодах або проходять через шар люмінофора без змін, або вони перетворюються на жовтого кольору фотони. Комбінація синього і жовтого фотонів дозволяють створювати білий світ.
У типовому фосфорному білому світлодіоді мається покрита фосфором світлодіодна матриця. Колірна температура білого світла, виробленого світлодіодом, визначає домінуючу довжину хвилі синього світлодіода або ближнього УФ-світла і складу люмінофора.

Метод білого фосфору пропонує набагато кращу передачу кольору і більш високу ефективність, ніж білий світ, створений з використанням червоного, зеленого і синьо-білого кольорів. Завдяки своїй високій ефективності та потужності передачі кольору (Ra від 70 до 85) метод білого фосфору є найбільш часто використовуваних спосіб отримання білого світла на світлодіодах. Товщина покриття фосфору впливає на температуру кольору світлодіода. Виробники також намагаються мінімізувати ці зміни кольору шляхом регулювання товщини шару і складу люмінофора в процесі виробництва.