Τις τελευταίες δεκαετίες, η βιομηχανία φωτισμού γνώρισε μια επανάσταση χάρη στις δίοδοι εκπομπής φωτός ή LED. Είναι πολύ ανθεκτικά, ενεργειακά αποδοτικά και αρκετά προσαρμόσιμα ώστε να χρησιμοποιούνται σε ποικίλες ρυθμίσεις, όπως κατοικίες, αυτοκίνητα, φανάρια και ηλεκτρικά gadget. Η διαδικασία φωταύγειας που τροφοδοτεί τα LED βρίσκεται στο επίκεντρο της τεχνολογίας τους. Οι βασικές αρχές της διαδικασίας φωταύγειας των φώτων LED και ο τρόπος με τον οποίο παράγουν φως θα καλυφθούν σε αυτό το άρθρο.
Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω των LED στερεάς κατάστασης, παράγουν φως. Αποτελούνται από ημιαγωγούς όπως καρβίδιο του πυριτίου, αρσενίδιο του γαλλίου ή νιτρίδιο του γαλλίου. Όταν οδηγούνται από ηλεκτρικό ρεύμα, τα ειδικά χαρακτηριστικά αυτών των υλικών τους επιτρέπουν να παράγουν φως. Τα φωτόνια, τα οποία είναι μικρά πακέτα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας που οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται ως ορατό φως, παράγονται ως μέρος της διαδικασίας φωταύγειας των LED.
Η κατασκευή ενός LED είναι μάλλον απλή. Μια διασταύρωση διαχωρίζει τις περιοχές τύπου p (φορείς θετικού φορτίου) και τύπου n (φορείς αρνητικού φορτίου) που συνθέτουν αυτήν τη δομή. Τα ηλεκτρόνια και οι οπές (έλλειψη ηλεκτρονίων) μπορεί να ταξιδεύουν σε μια διασταύρωση όταν τοποθετείται τάση σε αυτήν επειδή παράγει ηλεκτρικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια αναμειγνύονται με τις οπές καθώς μεταβαίνουν από την περιοχή τύπου n στην περιοχή τύπου p, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή φωτονίων.
Τα LED έχουν δύο διαφορετικά είδη μηχανισμών φωταύγειας: διεγερμένη και αυθόρμητη. Όταν τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας της περιοχής τύπου n ανασυνδυάζονται με οπές στη ζώνη σθένους της περιοχής τύπου p, απελευθερώνεται ενέργεια με τη μορφή φωτονίων, με αποτέλεσμα τον αυθόρμητο φωτισμό. Επειδή συμβαίνει αυθόρμητα και χωρίς εξωτερικό ερέθισμα, αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως αυθόρμητη εκπομπή.
Αντίθετα, εξωτερικό ερέθισμα είναι απαραίτητο για να συμβεί διεγερμένη φωταύγεια. Συμβαίνει όταν ένα ηλεκτρόνιο στη ζώνη αγωγιμότητας διεγείρεται να μεταναστεύσει σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας από ένα εξωτερικό φωτόνιο, όπως ένα σωματίδιο φωτός ή ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή τη διαδικασία ονομάζουμε ενθουσιασμό. Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίου όταν φτάσει στο αρχικό του ενεργειακό επίπεδο. Επειδή πυροδοτείται από ένα εξωτερικό φωτόνιο, αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως διεγερμένη εκπομπή.
Τα LED παράγουν φως με συνδυασμό επαγόμενων και αυθόρμητων διαδικασιών φωταύγειας. Η σύνδεση pn του LED χρησιμεύει ως θέση για ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων και οπών, επιτρέποντας την αυθόρμητη εκπομπή. Η πιθανότητα ανασυνδυασμού και αυθόρμητης εκπομπής αυξάνεται όταν παρέχεται τάση στο LED, επειδή παράγει μια πόλωση προς τα εμπρός που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια και τις οπές να ρέουν ελεύθερα στη διασταύρωση.
Επιπλέον, το LED είναι κατασκευασμένο για να παράγει φως μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος. Επιλέγοντας προσεκτικά το υλικό ημιαγωγών και ντοπάροντάς το με ακαθαρσίες, αυτό επιτυγχάνεται. Ένας μικροσκοπικός αριθμός ξένων ατόμων προστίθεται στο υλικό ημιαγωγών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ντόπινγκ, αλλοιώνοντας τα ηλεκτρικά και οπτικά χαρακτηριστικά του. Το ενεργειακό χάσμα μεταξύ των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας, το οποίο με τη σειρά του επηρεάζει το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός, καθορίζεται από το είδος και τη συγκέντρωση των ακαθαρσιών.
Σε σύγκριση με προηγούμενες τεχνολογίες φωτισμού, η διαδικασία φωταύγειας των LED προσφέρει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Το γεγονός ότι τα LED καταναλώνουν πολύ λίγη ενέργεια είναι ένα από τα μεγαλύτερα οφέλη του. Χάνουν εξαιρετικά λίγη ενέργεια ως θερμότητα και μετατρέπουν το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, οι οποίοι παράγουν μόνο το 10% της ηλεκτρικής ενέργειας ως φως και έως και το 90% ως θερμότητα.
Η εκτεταμένη διάρκεια ζωής της τεχνολογίας LED είναι ένα επιπλέον πλεονέκτημα. Σε αντίθεση με τα φώτα πυρακτώσεως, τα οποία διαρκούν μόνο 1,000–2,000 ώρες, τα LED μπορεί να διαρκέσουν έως και 50,000 ώρες ή περισσότερα από πέντε χρόνια συνεχούς χρήσης. Αυτό σημαίνει ότι τα LED χρειάζονται λιγότερη συντήρηση και αντικατάσταση, γεγονός που εξοικονομεί χρήματα τόσο για τους καταναλωτές όσο και για τις εταιρείες.
Επιπλέον, τα LED είναι πολύ προσαρμόσιμα και έχουν μεγάλο αριθμό χρήσεων. Χρησιμοποιούνται στον φωτισμό σπιτιών, φανάρια, φώτα δρόμου, οθόνες υπολογιστών και τηλεοράσεις. Επιπλέον, το μικροσκοπικό τους μέγεθος και η ενεργειακή τους απόδοση τα καθιστούν χρήσιμα στον ιατρικό εξοπλισμό και τα φώτα αυτοκινήτων.
Συνοψίζοντας, ο συναρπαστικός μηχανισμός φωτεινότητας των φώτων LED τα καθιστά την τέλεια επιλογή φωτισμού για μια ποικιλία εφαρμογών. Τα LED παρέχουν ενεργειακά αποδοτικό, ανθεκτικό και προσαρμόσιμο φως συνδυάζοντας αυθόρμητες και διεγερμένες διαδικασίες φωταύγειας. Μπορούμε να κατανοήσουμε τη φυσική πίσω από αυτήν την τεχνολογία αιχμής και τις δυνατότητές της να φέρει επανάσταση στον φωτισμό στο μέλλον, κατανοώντας τα βασικά στοιχεία της διαδικασίας φωταύγειας.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
