در چند دهه گذشته، صنعت روشنایی به لطف دیودهای ساطع نور یا LED ها شاهد انقلابی بوده است. آنها بسیار بادوام، کم مصرف، و به اندازه کافی سازگار هستند تا در تنظیمات مختلف از جمله محل سکونت، اتومبیل، چراغ راهنمایی و وسایل برقی استفاده شوند. فرآیند لومینسانس که LED ها را تغذیه می کند در قلب فناوری آنها قرار دارد. اصول فرآیند لومینسانس لامپ های LED و نحوه تولید نور در این مقاله پوشش داده خواهد شد.
هنگامی که جریان الکتریکی از طریق ال ای دی های حالت جامد عبور می کند، نور تولید می کنند. آنها از نیمه هادی هایی مانند کاربید سیلیکون، آرسنید گالیم یا نیترید گالیوم تشکیل شده اند. هنگامی که توسط جریان الکتریکی هدایت می شود، ویژگی های خاص این مواد آنها را قادر می سازد تا نور تولید کنند. فوتون ها که بسته های کوچکی از انرژی الکترومغناطیسی هستند که انسان به عنوان نور مرئی حس می کند، به عنوان بخشی از فرآیند لومینسانس LED ها تولید می شود.
ساخت LED نسبتاً ساده است. یک اتصال، نواحی نوع p (حامل بار مثبت) و نوع n (حامل بار منفی) را که این ساختار را تشکیل می دهند، جدا می کند. الکترونها و حفرهها (کمبود الکترون) ممکن است در طول یک اتصال زمانی که ولتاژی در آن قرار میگیرد حرکت کنند، زیرا میدان الکتریکی تولید میکند. الکترون ها با انتقال از نوع n به ناحیه p با حفره ها مخلوط می شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می کنند.
ال ای دی ها دارای دو نوع مکانیزم مختلف درخشندگی هستند: تحریک شده و خود به خود. هنگامی که الکترونهای نوار رسانایی ناحیه نوع n با حفرههایی در نوار ظرفیت ناحیه نوع p ترکیب میشوند، انرژی به شکل فوتون آزاد میشود و در نتیجه نور خود به خودی ایجاد میشود. از آنجا که به صورت خود به خود و بدون محرک بیرونی رخ می دهد، این پدیده به عنوان انتشار خود به خود شناخته می شود.
در مقابل، محرک خارجی برای رخ دادن لومینسانس تحریک شده ضروری است. زمانی اتفاق میافتد که یک الکترون در نوار رسانایی توسط یک فوتون خارجی، مانند یک ذره نور یا یک جریان الکتریکی، برای مهاجرت به سطح انرژی بالاتر تحریک میشود. ما این فرآیند را هیجان می نامیم. الکترون برانگیخته با رسیدن به سطح انرژی اولیه خود، انرژی را به شکل فوتون آزاد می کند. از آنجا که توسط یک فوتون خارجی تحریک می شود، این پدیده به عنوان انتشار تحریک شده شناخته می شود.
LED ها با ترکیبی از فرآیندهای لومینسانس القایی و خود به خود نور تولید می کنند. اتصال pn LED به عنوان مکانی برای نوترکیب الکترون و حفره عمل می کند و انتشار خود به خودی را امکان پذیر می کند. احتمال بازترکیب و انتشار خود به خودی زمانی افزایش مییابد که یک ولتاژ به LED ارائه شود، زیرا یک بایاس رو به جلو ایجاد میکند که به الکترونها و حفرهها اجازه میدهد آزادانه در سراسر اتصال جریان پیدا کنند.
علاوه بر این، LED برای تولید نور در محدوده طول موج مشخصی ساخته شده است. با انتخاب دقیق مواد نیمه هادی و دوپینگ آن با ناخالصی ها، این امر محقق می شود. تعداد کمی از اتم های خارجی در طول فرآیند دوپینگ به مواد نیمه هادی اضافه می شود و ویژگی های الکتریکی و نوری آن را تغییر می دهد. شکاف انرژی بین باندهای ظرفیت و رسانایی، که به نوبه خود بر طول موج نور ساطع شده تأثیر می گذارد، با نوع و غلظت ناخالصی ها تعیین می شود.
در مقایسه با فناوریهای روشنایی قبلی، فرآیند لومینسانس الایدیها مزایای زیادی دارد. این واقعیت که LED ها انرژی بسیار کمی مصرف می کنند یکی از بزرگترین مزایای آن است. آنها انرژی بسیار کمی را به عنوان گرما از دست می دهند و اکثر انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می کنند. این در تضاد با لامپ های رشته ای است که تنها 10 درصد انرژی الکتریکی را به صورت نور و تا 90 درصد را به عنوان گرما تولید می کنند.
عمر طولانی فناوری LED یک مزیت اضافی است. برخلاف لامپ های رشته ای که فقط 1،{1}}–2،000 ساعت دوام می آورند، LED ها ممکن است تا 50،000 ساعت یا بیش از پنج سال استفاده مداوم دوام بیاورند. این نشان می دهد که LED ها به نگهداری و تعویض کمتری نیاز دارند که در نهایت باعث صرفه جویی در هزینه برای مصرف کنندگان و شرکت ها می شود.
علاوه بر این، LED ها بسیار سازگار هستند و کاربردهای زیادی دارند. آنها در روشنایی خانه، چراغ های راهنمایی، چراغ های خیابان، نمایشگرهای کامپیوتر و تلویزیون استفاده می شوند. علاوه بر این، اندازه کوچک و بهره وری انرژی آنها را در تجهیزات پزشکی و چراغ های خودرو مفید می کند.
به طور خلاصه، مکانیسم درخشندگی جالب چراغهای LED، آنها را به گزینهای عالی برای روشنایی برای کاربردهای مختلف تبدیل میکند. LED ها با ترکیب فرآیندهای لومینسانس خود به خود و تحریک شده، نور کم مصرف، بادوام و قابل انطباق را فراهم می کنند. ما میتوانیم فیزیک پشت این فناوری پیشرفته و پتانسیل آن برای متحول کردن روشنایی در آینده را با درک اصول اولیه فرآیند لومینسانس درک کنیم.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
