V zadnjih nekaj desetletjih je industrija razsvetljave doživela revolucijo zaradi svetlečih diod ali LED. So zelo vzdržljivi, energetsko učinkoviti in dovolj prilagodljivi za uporabo v različnih okoljih, vključno z bivališči, avtomobili, semaforji in električnimi pripomočki. Proces luminiscence, ki napaja LED diode, je v središču njihove tehnologije. Osnove procesa luminiscence LED luči in kako ustvarjajo svetlobo bodo obravnavane v tem članku.
Ko električni tok teče skozi polprevodniške LED diode, te proizvajajo svetlobo. Sestavljeni so iz polprevodnikov, kot so silicijev karbid, galijev arzenid ali galijev nitrid. Ko jih poganja električni tok, jim posebne lastnosti teh materialov omogočajo, da proizvajajo svetlobo. Fotoni, ki so majhni paketki elektromagnetne energije, ki jih ljudje zaznavamo kot vidno svetlobo, nastajajo kot del procesa luminiscence LED.
Konstrukcija LED je precej enostavna. Spoj ločuje področja p-tipa (pozitivni nosilci naboja) in n-tipa (negativni nosilci naboja), ki sestavljata to strukturo. Elektroni in luknje (pomanjkanje elektronov) lahko potujejo čez spoj, ko je nanj napetost, ker proizvaja električno polje. Elektroni se pomešajo z luknjami, ko prehajajo iz območja n-tipa v območje p-tipa, pri čemer se sprosti energija v obliki fotonov.
LED diode imajo dve različni vrsti mehanizmov luminiscence: stimulirano in spontano. Ko se elektroni v prevodnem pasu območja n-tipa rekombinirajo z luknjami v valenčnem pasu območja p-tipa, se energija sprosti v obliki fotonov, kar povzroči spontano osvetlitev. Ker se pojavi spontano in brez zunanjega dražljaja, je ta pojav znan kot spontana emisija.
Nasprotno pa je za pojav stimulirane luminiscence potreben zunanji dražljaj. To se zgodi, ko zunanji foton, kot je svetlobni delec ali električni tok, spodbudi elektron v prevodnem pasu, da migrira na višjo energijsko raven. Ta proces imenujemo vznemirjenje. Vzbujeni elektron sprosti energijo v obliki fotona, ko doseže svojo začetno raven energije. Ker ga sproži zunanji foton, je ta pojav znan kot stimulirana emisija.
LED diode ustvarjajo svetlobo s kombinacijo induciranih in spontanih procesov luminiscence. Pn-spoj LED diode služi kot mesto za rekombinacijo elektronov in lukenj, kar omogoča spontano sevanje. Verjetnost rekombinacije in spontanega oddajanja se poveča, ko je LED napajana z napetostjo, ker povzroči prednapetost, ki omogoča, da elektroni in luknje prosto tečejo čez spoj.
Poleg tega je LED izdelana tako, da proizvaja svetlobo znotraj določenega območja valovnih dolžin. To dosežemo s skrbno izbiro polprevodniškega materiala in dopiranjem z nečistočami. Med postopkom dopiranja se polprevodniškemu materialu doda majhno število tujih atomov, kar spremeni njegove električne in optične značilnosti. Energijska vrzel med valenčnim in prevodnim pasom, ki posledično vpliva na valovno dolžino oddane svetlobe, je določena z vrsto in koncentracijo nečistoč.
V primerjavi s prejšnjimi tehnologijami razsvetljave ponuja postopek luminiscence LED-diod številne prednosti. Dejstvo, da LED diode porabijo zelo malo energije, je ena največjih prednosti. Kot toploto izgubijo izjemno malo energije in večino električne energije pretvorijo v svetlobo. To je v nasprotju z žarnicami z žarilno nitko, ki proizvedejo samo 10 % električne energije kot svetloba in do 90 % kot toplota.
Dodatna prednost je podaljšana življenjska doba LED tehnologije. V nasprotju z žarnicami z žarilno nitko, ki zdržijo le 1,000–2,000 uri, lahko LED zdržijo do 50,000 ur ali več kot pet let neprekinjene uporabe. To pomeni, da svetleče diode potrebujejo manj vzdrževanja in zamenjave, kar na koncu prihrani denar tako potrošnikom kot podjetjem.
Poleg tega so LED diode zelo prilagodljive in imajo veliko število uporab. Uporabljajo se v hišni razsvetljavi, semaforjih, uličnih svetilkah, računalniških zaslonih in televizorjih. Poleg tega so zaradi svoje majhne velikosti in energetske učinkovitosti v pomoč pri medicinski opremi in avtomobilskih lučeh.
Če povzamem, zanimivi mehanizem svetilnosti LED luči naredi popolno možnost osvetlitve za različne namene. LED diode zagotavljajo energijsko učinkovito, trajno in prilagodljivo svetlobo s kombinacijo spontanih in stimuliranih procesov luminiscence. Fiziko, ki stoji za to vrhunsko tehnologijo, in njen potencial za revolucijo razsvetljave v prihodnosti lahko razumemo tako, da razumemo osnove procesa luminiscence.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
