העיקרון של נורות LED

LED (דיודה פולטת אור) הוא התקן מוליכים למחצה במצב מוצק שיכול להמיר אנרגיה חשמלית לאור נראה, שיכול להמיר ישירות חשמל לאור. לב ליבה של LED הוא שבב מוליכים למחצה, שקצהו האחד מחובר לתושבת, קצהו האחד הוא האלקטרודה השלילית, והקצה השני מחובר לאלקטרודה החיובית של ספק הכוח, מה שהופך את השבב כולו מוקף בשרף אפוקסי .
שבב מוליכים למחצה מורכב משני חלקים, האחד הוא מוליך למחצה מסוג P שבו שולטים חורים, והשני הוא מוליך למחצה מסוג N שבו שולטים אלקטרונים. אבל כאשר שני מוליכים למחצה אלה מחוברים, נוצר צומת PN ביניהם. כאשר זרם חשמלי עובר דרך חוט ופועל על השבב הזה, אלקטרונים נדחפים לכיוון אזור P, שם הם מתחברים מחדש עם חורים ופולטים אנרגיה בצורה של פוטונים. זהו העיקרון של פליטת אור LED. אורך הגל של האור, הידוע גם כצבע האור, נקבע על ידי החומר שיוצר את צומת ה-PN.
LED יכול לפלוט ישירות אור אדום, צהוב, כחול, ירוק, כחול, כתום, סגול ולבן.
בתחילה, LED שימש כמקור אור חיווי עבור מכשירים ומדים. מאוחר יותר, נורות לד בצבעים שונים היו בשימוש נרחב ברמזורים ובתצוגות שטח גדולות, והביאו ליתרונות כלכליים וחברתיים טובים. אם לוקחים את הרמזור האדום בגודל 12 אינץ' כדוגמה, בארצות הברית, מנורת ליבון של 140 וואט עם תוחלת חיים ארוכה ויעילות חזותית נמוכה שימשה במקור כמקור האור, והפיקה 2000 לומן של אור לבן. לאחר מעבר דרך המסנן האדום, אובדן האור הוא 90%, ומשאיר רק 200 לומן של אור אדום. במנורה המעוצבת החדשה, Lumileds משתמשת ב-18 מקורות אור LED אדומים, כולל הפסדי מעגל, אשר צורכים סך של 14 וואט של הספק, ומייצרים את אותו אפקט אור. פנסי אות לרכב הם גם תחום חשוב ליישום מקורות אור LED.
עבור תאורה כללית, אנשים מעדיפים מקורות אור לבנים. בשנת 1998 פותחה בהצלחה LED הפולט אור לבן. סוג זה של LED מיוצר על ידי עטיפה של שבבי GaN ונופך אלומיניום איטריום (YAG) יחד. שבב GaN פולט אור כחול（ λ P=465nm, Wd=30nm), אבקת פלואורסצנטי YAG מחוטאת בטמפרטורה גבוהה המכילה Ce3+פולטת אור צהוב לאחר שהתרגשה מהאור הכחול הזה, עם ערך שיא של מנורת LED 550n m. מצע ה-LED הכחול מותקן בחלל השתקפות בצורת קערה, מכוסה בשכבה דקה של שרף מעורבב עם YAG, בערך 200-500nm. האור הכחול הנפלט ממצע ה-LED נספג בחלקו באבקת הפלורסנט, בעוד החלק השני מעורבב עם האור הצהוב הנפלט מהאבקה הפלורסנטית לקבלת אור לבן.
עבור נורות LED לבנות InGaN/YAG, על ידי שינוי ההרכב הכימי של זרחן YAG והתאמת עובי שכבת הזרחן, ניתן לקבל צבעים שונים של אור לבן עם טמפרטורת צבע של 3500-10000K. שיטה זו להשגת אור לבן באמצעות LED כחול נמצאת בשימוש נרחב בשל המבנה הפשוט, העלות הנמוכה והבשלות הטכנולוגית הגבוהה שלה.