U posljednjih nekoliko decenija, industrija rasvjete je doživjela revoluciju zahvaljujući diodama koje emituju svjetlost ili LED diodama. Vrlo su izdržljivi, energetski efikasni i dovoljno prilagodljivi da se koriste u raznim okruženjima, uključujući rezidencije, automobile, semafore i električne uređaje. Proces luminiscencije koji pokreće LED diode je u srcu njihove tehnologije. Osnove procesa luminiscencije LED svjetala i kako one generiraju svjetlost bit će pokrivene u ovom članku.
Kada električna struja teče kroz solid-state LED diode, one proizvode svjetlost. Sastoje se od poluprovodnika kao što su silicijum karbid, galijum arsenid ili galijum nitrid. Kada ih pokreće električna struja, posebne karakteristike ovih materijala omogućavaju im da proizvode svjetlost. Fotoni, koji su mali paketi elektromagnetne energije koju ljudi osjećaju kao vidljivu svjetlost, proizvode se kao dio procesa luminiscencije LED dioda.
Konstrukcija LED-a je prilično jednostavna. Spoj razdvaja regione p-tipa (nosioci pozitivnog naboja) i n-tipa (nosioci negativnog naboja) koji čine ovu strukturu. Elektroni i rupe (nedostatak elektrona) mogu putovati preko spoja kada se na njega stavi napon jer proizvodi električno polje. Elektroni se miješaju s rupama dok prelaze iz n-tipa u područje p-tipa, oslobađajući energiju u obliku fotona.
LED diode imaju dvije različite vrste mehanizama luminiscencije: stimulirani i spontani. Kada se elektroni u vodljivom pojasu n-tipa rekombinuju s rupama u valentnom pojasu p-tipa, energija se oslobađa u obliku fotona, što rezultira spontanim osvjetljenjem. Budući da se javlja spontano i bez vanjskih stimulansa, ovaj fenomen je poznat kao spontana emisija.
Nasuprot tome, vanjski stimulans je neophodan da bi se pojavila stimulirana luminiscencija. Događa se kada je elektron u provodljivom pojasu stimuliran da migrira na viši energetski nivo od strane vanjskog fotona, kao što je svjetlosna čestica ili električna struja. Ovaj proces nazivamo uzbuđenjem. Pobuđeni elektron oslobađa energiju u obliku fotona kada dostigne svoj početni energetski nivo. Budući da ga pokreće vanjski foton, ovaj fenomen je poznat kao stimulirana emisija.
LED diode stvaraju svjetlost kombinacijom induciranih i spontanih procesa luminiscencije. Pn spoj LED diode služi kao mjesto za rekombinaciju elektrona i rupa, omogućavajući spontanu emisiju. Vjerojatnost rekombinacije i spontane emisije se povećava kada se LED diodi dovede napon jer proizvodi prednapon koji omogućava elektronima i rupama da slobodno teku preko spoja.
Osim toga, LED je napravljen da proizvodi svjetlost unutar određenog raspona valnih dužina. Pažljivim odabirom poluvodičkog materijala i dopiranjem nečistoća to se postiže. Mali broj stranih atoma se dodaje poluvodičkom materijalu tokom procesa dopinga, mijenjajući njegove električne i optičke karakteristike. Energetski jaz između valentnog i provodnog pojasa, koji zauzvrat utiče na valnu dužinu emitirane svjetlosti, određen je vrstom i koncentracijom nečistoća.
U poređenju sa prethodnim tehnologijama rasvjete, proces luminiscencije LED dioda nudi brojne prednosti. Činjenica da LED diode troše vrlo malo energije jedna je od njegovih najvećih prednosti. Gube izuzetno malo energije kao toplotu i većinu električne energije pretvaraju u svjetlost. Ovo je u suprotnosti sa sijalicama sa žarnom niti, koje proizvode samo 10% električne energije kao svjetlost i do 90% kao toplinu.
Produženi vijek trajanja LED tehnologije je dodatna prednost. Za razliku od sijalica sa žarnom niti, koje traju samo 1,000–2,000 sata, LED diode mogu trajati do 50,000 sati, ili više od pet godina neprekidnog korištenja. To implicira da je LED diodama potrebno manje održavanja i zamjene, što u konačnici štedi novac i potrošačima i kompanijama.
Osim toga, LED diode su vrlo prilagodljive i imaju veliki broj upotreba. Koriste se u rasvjeti kuća, semaforima, uličnim svjetlima, kompjuterskim ekranima i televizorima. Osim toga, njihova mala veličina i energetska efikasnost čine ih korisnim u medicinskoj opremi i automobilskim svjetlima.
Ukratko, intrigantni mehanizam osvjetljenja LED svjetala ih čini savršenom opcijom osvjetljenja za različite primjene. LED diode pružaju energetski efikasnu, izdržljivu i prilagodljivu svjetlost kombinacijom spontanih i stimuliranih procesa luminiscencije. Možemo shvatiti fiziku koja stoji iza ove vrhunske tehnologije i njen potencijal da revolucionira rasvjetu u budućnosti razumijevanjem osnova procesa luminiscencije.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
