Az elmúlt évtizedekben a világítási ipar forradalmi változáson ment keresztül a fénykibocsátó diódáknak vagy LED-eknek köszönhetően. Nagyon tartósak, energiahatékonyak és kellően alkalmazkodóak ahhoz, hogy különféle körülmények között használhatók legyenek, beleértve a lakóházakat, az autókat, a közlekedési lámpákat és az elektromos eszközöket. A LED-eket működtető lumineszcencia folyamat a technológiájuk középpontjában áll. Ebben a cikkben a LED-lámpák lumineszcencia-folyamatának alapjait és fénytermelési módját tárgyaljuk.
Amikor elektromos áram folyik át a szilárdtest LED-eken, fényt bocsátanak ki. Félvezetőkből állnak, például szilícium-karbidból, gallium-arzenidből vagy gallium-nitridből. Amikor elektromos árammal hajtják meg, ezeknek az anyagoknak a különleges tulajdonságai lehetővé teszik, hogy fényt állítsanak elő. A fotonok, amelyek elektromágneses energia kis csomagjai, amelyeket az emberek látható fényként érzékelnek, a LED-ek lumineszcencia folyamatának részeként keletkeznek.
A LED felépítése meglehetősen egyszerű. Egy csomópont választja el a p-típusú (pozitív töltéshordozók) és az n-típusú (negatív töltéshordozók) régiókat, amelyek ezt a szerkezetet alkotják. Az elektronok és a lyukak (elektronok hiánya) áthaladhatnak egy csomóponton, amikor feszültség lép rá, mert elektromos mezőt hoz létre. Az elektronok keverednek a lyukakkal, amikor az n-típusból a p-típusú régióba lépnek, és energiát szabadítanak fel fotonok formájában.
A LED-eknek két különböző lumineszcencia mechanizmusa van: stimulált és spontán. Amikor az n-típusú régió vezetési sávjában lévő elektronok rekombinálódnak a p-típusú régió vegyértéksávjában lévő lyukakkal, energia szabadul fel fotonok formájában, ami spontán megvilágítást eredményez. Mivel spontán módon és külső inger nélkül következik be, ezt a jelenséget spontán emissziónak nevezik.
Ezzel szemben a stimulált lumineszcencia létrejöttéhez külső inger szükséges. Ez akkor fordul elő, amikor a vezetési sávban lévő elektront egy külső foton, például fényrészecske vagy elektromos áram stimulálja, hogy magasabb energiaszintre vándoroljon. Ezt a folyamatot izgalomnak nevezzük. A gerjesztett elektron energiát bocsát ki foton formájában, amikor eléri kezdeti energiaszintjét. Mivel egy külső foton váltja ki, ezt a jelenséget stimulált emissziónak nevezik.
A LED-ek fényt generálnak indukált és spontán lumineszcenciafolyamatok kombinációjával. A LED pn átmenete az elektron- és lyukrekombináció helyszínéül szolgál, lehetővé téve a spontán emissziót. A rekombináció és a spontán emisszió valószínűsége megnő, ha a LED-et feszültséggel látják el, mivel az előfeszítést hoz létre, amely lehetővé teszi az elektronok és lyukak szabad áramlását a csomóponton.
Ezenkívül a LED egy bizonyos hullámhossz-tartományon belüli fényt állít elő. Ez a félvezető anyag gondos megválasztásával és szennyeződésekkel való adalékolásával valósul meg. Az adalékolási folyamat során kis számú idegen atomot adnak a félvezető anyaghoz, ami megváltoztatja annak elektromos és optikai jellemzőit. A vegyérték- és vezetési sáv közötti energiarést, amely viszont befolyásolja a kibocsátott fény hullámhosszát, a szennyeződések fajtája és koncentrációja határozza meg.
A korábbi világítási technológiákhoz képest a LED-ek lumineszcencia eljárása számos előnnyel jár. Az egyik legnagyobb előnye, hogy a LED-ek nagyon kevés energiát fogyasztanak. Rendkívül kevés energiát veszítenek hőként, és az elektromos energia nagy részét fénnyé alakítják. Ez ellentétben áll az izzólámpákkal, amelyek az elektromos energia mindössze 10%-át állítják elő fényként és akár 90%-át hőként.
A LED technológia meghosszabbított élettartama további előny. Az izzólámpákkal ellentétben, amelyek csak 1,000–2,000 órát bírnak, a LED-ek akár 50,000 órát is kibírhatnak, vagy több mint öt év folyamatos használat mellett. Ez azt jelenti, hogy a LED-eket kevesebb karbantartásra és cserére van szükség, ami végső soron pénzt takarít meg a fogyasztók és a vállalatok számára egyaránt.
Ezenkívül a LED-ek nagyon jól alkalmazkodnak, és számos felhasználási területtel rendelkeznek. Házi megvilágításban, közlekedési lámpákban, utcai lámpákban, számítógépes kijelzőkben és TV-kben használják. Ezenkívül apró méretük és energiahatékonyságuk hasznossá teszi őket az orvosi berendezésekben és az autólámpákban.
Összefoglalva, a LED-lámpák lenyűgöző fényerő-mechanizmusa tökéletes világítási lehetőséget kínál számos alkalmazáshoz. A LED-ek energiahatékony, tartós és alkalmazkodó fényt biztosítanak a spontán és stimulált lumineszcencia folyamatok kombinálásával. A lumineszcencia-folyamat alapjainak megértésével megragadhatjuk ennek az élvonalbeli technológiának a fizikáját és a világítás forradalmasítását a jövőben.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
