Per pastaruosius kelis dešimtmečius apšvietimo pramonė patyrė revoliuciją dėl šviesos diodų arba šviesos diodų. Jie yra labai patvarūs, taupantys energiją ir pakankamai pritaikomi, kad būtų naudojami įvairiose vietose, įskaitant gyvenamuosius namus, automobilius, šviesoforus ir elektros prietaisus. Šviesos diodus maitinantis liuminescencijos procesas yra jų technologijos pagrindas. Šiame straipsnyje bus aptariami LED šviestuvų liuminescencijos proceso pagrindai ir kaip jie generuoja šviesą.
Kai elektros srovė teka per kietojo kūno šviesos diodus, jie skleidžia šviesą. Jie sudaryti iš puslaidininkių, tokių kaip silicio karbidas, galio arsenidas arba galio nitridas. Varomos elektros srovės, šių medžiagų ypatingos savybės leidžia joms skleisti šviesą. Fotonai, kurie yra maži elektromagnetinės energijos paketai, kuriuos žmonės jaučia kaip matomą šviesą, gaminami kaip šviesos diodų liuminescencijos proceso dalis.
LED konstrukcija yra gana paprasta. Jungtis atskiria p tipo (teigiamų krūvininkų) ir n tipo (neigiamų krūvininkų) sritis, kurios sudaro šią struktūrą. Elektronai ir skylės (elektronų trūkumas) gali keliauti per sankryžą, kai per ją patenka įtampa, nes susidaro elektrinis laukas. Elektronai susimaišo su skylutėmis, kai pereina iš n tipo į p tipo sritį, išskirdami energiją fotonų pavidalu.
Šviesos diodai turi du skirtingus liuminescencijos mechanizmus: stimuliuojamą ir spontanišką. Kai n tipo srities laidumo juostoje esantys elektronai rekombinuojasi su skylutėmis p tipo srities valentinėje juostoje, energija išsiskiria fotonų pavidalu, todėl atsiranda savaiminis apšvietimas. Kadangi tai įvyksta spontaniškai ir be išorinių dirgiklių, šis reiškinys yra žinomas kaip spontaniška emisija.
Priešingai, norint atsirasti stimuliuojamai liuminescencijai, būtinas išorinis dirgiklis. Tai atsitinka, kai laidumo juostoje esantis elektronas išorinis fotonas, pvz., šviesos dalelė arba elektros srovė, skatinamas migruoti į aukštesnį energijos lygį. Šį procesą vadiname susijaudinimu. Sužadintas elektronas išskiria energiją fotono pavidalu, kai pasiekia pradinį energijos lygį. Kadangi jį sukelia išorinis fotonas, šis reiškinys žinomas kaip stimuliuojama emisija.
Šviesos diodai sukuria šviesą indukuotų ir spontaniškų liuminescencijos procesų deriniu. Šviesos diodo pn jungtis yra elektronų ir skylių rekombinacijos vieta, leidžianti spontaniškai spinduliuoti. Rekombinacijos ir spontaniškos emisijos tikimybė padidėja, kai šviesos diodui tiekiama įtampa, nes ji sukuria priekinį poslinkį, leidžiantį elektronams ir skylėms laisvai tekėti per sankryžą.
Be to, šviesos diodas yra sukurtas taip, kad skleistų šviesą tam tikro bangos ilgio diapazone. Kruopščiai parenkant puslaidininkinę medžiagą ir sumaišius ją su priemaišomis, tai pasiekiama. Prie puslaidininkinės medžiagos dopingo proceso metu pridedamas nedidelis skaičius pašalinių atomų, todėl keičiasi jos elektrinės ir optinės charakteristikos. Energijos tarpas tarp valentinės ir laidumo juostų, kuris savo ruožtu turi įtakos skleidžiamos šviesos bangos ilgiui, priklauso nuo priemaišų rūšies ir koncentracijos.
Lyginant su ankstesnėmis apšvietimo technologijomis, šviesos diodų liuminescencijos procesas turi daug privalumų. Tai, kad šviesos diodai naudoja labai mažai energijos, yra vienas didžiausių jų privalumų. Jie praranda labai mažai energijos kaip šiluma ir didžiąją dalį elektros energijos paverčia šviesa. Tai skiriasi nuo kaitrinių lempučių, kurios pagamina tik 10 % elektros energijos kaip šviesą ir iki 90 % kaip šilumą.
Pailgėjęs LED technologijos naudojimo laikas yra papildomas privalumas. Priešingai nei kaitrinės lempos, kurios veikia tik 1, 000–2, 000 valandas, šviesos diodai gali veikti iki 50, 000 valandų arba ilgiau nei penkerius metus nepertraukiamo naudojimo. Tai reiškia, kad šviesos diodus reikia mažiau prižiūrėti ir keisti, o tai galiausiai sutaupo tiek vartotojų, tiek įmonių pinigų.
Be to, šviesos diodai yra labai pritaikomi ir naudojami įvairiais būdais. Jie naudojami namų apšvietimui, šviesoforuose, gatvių šviestuvuose, kompiuterių ekranuose ir televizoriuose. Be to, dėl mažo dydžio ir energijos vartojimo efektyvumo jie yra naudingi medicinos įrangoje ir automobilių žibintuose.
Apibendrinant galima pasakyti, kad dėl intriguojančio LED šviestuvų apšvietimo mechanizmo jie yra puikus apšvietimo pasirinkimas įvairioms reikmėms. Šviesos diodai, derindami spontaniškus ir stimuliuojamus liuminescencinius procesus, suteikia energiją taupančią, patvarią ir prisitaikančią šviesą. Suvokdami liuminescencijos proceso pagrindus, galime suvokti šios pažangiausios technologijos fiziką ir jos potencialą ateityje pakeisti apšvietimą.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
