Pēdējo desmitgažu laikā apgaismojuma nozare ir piedzīvojusi revolūciju, pateicoties gaismas diodēm jeb LED. Tie ir ļoti izturīgi, energoefektīvi un pietiekami pielāgojami, lai tos varētu izmantot dažādos apstākļos, tostarp dzīvesvietās, automašīnās, luksoforos un elektriskajos sīkrīkos. Luminiscences process, kas darbina LED, ir to tehnoloģijas pamatā. Šajā rakstā tiks apskatīti LED gaismas luminiscences procesa pamati un tas, kā tie rada gaismu.
Kad elektriskā strāva plūst caur cietvielu gaismas diodēm, tās rada gaismu. Tie sastāv no pusvadītājiem, piemēram, silīcija karbīda, gallija arsenīda vai gallija nitrīda. Ja tos darbina elektriskā strāva, šo materiālu īpašās īpašības ļauj tiem radīt gaismu. Fotoni, kas ir mazas elektromagnētiskās enerģijas paketes, ko cilvēki uztver kā redzamu gaismu, tiek ražoti kā daļa no gaismas diožu luminiscences procesa.
LED konstrukcija ir diezgan vienkārša. Savienojums atdala p tipa (pozitīvo lādiņu nesēju) un n tipa (negatīvo lādiņu nesēju) reģionus, kas veido šo struktūru. Elektroni un caurumi (elektronu trūkums) var pārvietoties pāri krustojumam, kad tam tiek pielikts spriegums, jo tas rada elektrisko lauku. Elektroni sajaucas ar caurumiem, pārejot no n-tipa uz p-tipa reģionu, atbrīvojot enerģiju fotonu veidā.
Gaismas diodēm ir divu veidu luminiscences mehānismi: stimulēta un spontāna. Kad elektroni n-tipa reģiona vadītspējas joslā rekombinējas ar caurumiem p-tipa reģiona valences joslā, enerģija tiek atbrīvota fotonu veidā, kā rezultātā rodas spontāns apgaismojums. Tā kā tas notiek spontāni un bez ārējiem stimuliem, šo parādību sauc par spontānu emisiju.
Turpretī stimulētās luminiscences attīstībai ir nepieciešams ārējs stimuls. Tas notiek, kad elektronu vadīšanas joslā stimulē migrēt uz augstāku enerģijas līmeni ārējs fotons, piemēram, gaismas daļiņa vai elektriskā strāva. Mēs šo procesu saucam par aizrautību. Uzbudinātais elektrons, sasniedzot sākotnējo enerģijas līmeni, izdala enerģiju fotona formā. Tā kā to iedarbina ārējs fotons, šī parādība ir pazīstama kā stimulēta emisija.
Gaismas diodes rada gaismu, kombinējot inducētus un spontānus luminiscences procesus. LED pn savienojums kalpo kā vieta elektronu un caurumu rekombinācijai, nodrošinot spontānu emisiju. Rekombinācijas un spontānas emisijas iespējamība palielinās, ja gaismas diodei tiek nodrošināts spriegums, jo tas rada priekšējo novirzi, kas ļauj elektroniem un caurumiem brīvi plūst pāri krustojumam.
Turklāt LED ir izgatavots tā, lai radītu gaismu noteiktā viļņu garuma diapazonā. Tas tiek panākts, rūpīgi izvēloties pusvadītāju materiālu un leģējot to ar piemaisījumiem. Dopinga procesā pusvadītāju materiālam tiek pievienots neliels skaits svešzemju atomu, mainot tā elektriskās un optiskās īpašības. Enerģijas spraugu starp valences un vadītspējas joslām, kas savukārt ietekmē izstarotās gaismas viļņa garumu, nosaka piemaisījumu veids un koncentrācija.
Salīdzinot ar iepriekšējām apgaismojuma tehnoloģijām, LED luminiscences process piedāvā vairākas priekšrocības. Fakts, ka gaismas diodes patērē ļoti maz enerģijas, ir viens no lielākajiem ieguvumiem. Tie zaudē ārkārtīgi maz enerģijas kā siltumu un lielāko daļu elektriskās enerģijas pārvērš gaismā. Tas ir pretstatā kvēlspuldzēm, kas ražo tikai 10% elektroenerģijas kā gaismu un līdz 90% kā siltumu.
LED tehnoloģijas pagarinātais kalpošanas laiks ir papildu priekšrocība. Atšķirībā no kvēlspuldzēm, kas darbojas tikai 1,000–2,000 stundas, gaismas diodes var darboties līdz 50, 000 stundām vai ilgāk par pieciem gadiem nepārtrauktas lietošanas laikā. Tas nozīmē, ka gaismas diodēm ir nepieciešama mazāka apkope un nomaiņa, kas galu galā ietaupa naudu gan patērētājiem, gan uzņēmumiem.
Turklāt gaismas diodes ir ļoti pielāgojamas, un tām ir daudz pielietojumu. Tos izmanto māju apgaismojumā, luksoforos, ielu apgaismojumā, datoru displejos un televizoros. Turklāt to mazais izmērs un energoefektivitāte padara tos noderīgus medicīnas iekārtās un automašīnu apgaismojumā.
Rezumējot, LED spuldžu intriģējošais spilgtuma mehānisms padara tos par ideālu apgaismojuma iespēju dažādiem lietojumiem. Gaismas diodes nodrošina energoefektīvu, izturīgu un pielāgojamu gaismu, apvienojot spontānus un stimulētus luminiscences procesus. Mēs varam aptvert šīs progresīvās tehnoloģijas fiziku un tās potenciālu nākotnē mainīt apgaismojumu, izprotot luminiscences procesa pamatus.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
