Under de senaste decennierna har belysningsindustrin sett en revolution tack vare Light Emitting Diodes, eller LED. De är mycket hållbara, energieffektiva och tillräckligt anpassningsbara för att användas i en mängd olika miljöer, inklusive bostäder, bilar, trafikljus och elektriska prylar. Luminescensprocessen som driver lysdioder är kärnan i deras teknik. Grunderna i LED-ljus luminescensprocess och hur de genererar ljus kommer att behandlas i den här artikeln.
När en elektrisk ström flyter genom halvledarlampor producerar de ljus. De är sammansatta av halvledare som kiselkarbid, galliumarsenid eller galliumnitrid. När de drivs av en elektrisk ström gör dessa materialens speciella egenskaper det möjligt för dem att producera ljus. Fotoner, som är små paket av elektromagnetisk energi som människor känner som synligt ljus, produceras som en del av luminiscensprocessen för lysdioder.
En LED-konstruktion är ganska enkel. En korsning separerar områdena p-typ (positiva laddningsbärare) och n-typ (negativa laddningsbärare) som utgör denna struktur. Elektroner och hål (brist på elektroner) kan färdas över en korsning när en spänning sätts över den eftersom den producerar ett elektriskt fält. Elektronerna blandas med hålen när de övergår från n-typ till p-typ-regionen och frigör energi i form av fotoner.
Lysdioder har två olika typer av luminescensmekanismer: stimulerade och spontana. När elektroner i n-typregionens ledningsband rekombinerar med hål i p-typregionens valensband frigörs energi i form av fotoner, vilket resulterar i spontan belysning. Eftersom det sker spontant och utan yttre stimulans kallas detta fenomen som spontan emission.
Däremot är extern stimulans nödvändig för att stimulerad luminescens ska uppstå. Det händer när en elektron i ledningsbandet stimuleras att migrera till en högre energinivå av en extern foton, såsom en ljuspartikel eller en elektrisk ström. Vi kallar denna process spänning. Den exciterade elektronen frigör energi i form av en foton när den når sin initiala energinivå. Eftersom det utlöses av en extern foton, är detta fenomen känt som stimulerad emission.
LED genererar ljus genom en kombination av inducerade och spontana luminescensprocesser. LED:s pn-övergång fungerar som en plats för elektron- och hålrekombination, vilket möjliggör spontan emission. Sannolikheten för rekombination och spontan emission ökar när en spänning tillförs lysdioden eftersom den producerar en framåtförspänning som tillåter elektroner och hål att fritt flöda över korsningen.
Dessutom är lysdioden gjord för att producera ljus inom ett visst våglängdsområde. Genom att noggrant välja halvledarmaterialet och dopa det med föroreningar uppnås detta. Ett litet antal främmande atomer läggs till halvledarmaterialet under dopningsprocessen, vilket förändrar dess elektriska och optiska egenskaper. Energigapet mellan valens- och ledningsbanden, som i sin tur påverkar våglängden på det emitterade ljuset, bestäms av typen och koncentrationen av föroreningar.
Jämfört med tidigare belysningstekniker erbjuder LED:s luminescensprocess ett antal fördelar. Att lysdioder använder väldigt lite energi är en av dess största fördelar. De förlorar extremt lite energi som värme och omvandlar majoriteten av elektrisk energi till ljus. Detta står i kontrast till glödlampor, som bara producerar 10 % av den elektriska energin som ljus och upp till 90 % som värme.
LED-teknikens förlängda livslängd är en ytterligare fördel. Till skillnad från glödlampor, som bara varar 1,000–2,000 timmar, kan lysdioder hålla i upp till 50,000 timmar eller mer än fem års kontinuerlig användning. Detta innebär att lysdioder behöver mindre underhåll och utbyte, vilket i slutändan sparar pengar för både konsumenter och företag.
Dessutom är lysdioder mycket anpassningsbara och har ett stort antal användningsområden. De används i husbelysning, trafikljus, gatlyktor, datorskärmar och TV-apparater. Dessutom gör deras lilla storlek och energieffektivitet dem användbara i medicinsk utrustning och billjus.
Sammanfattningsvis gör LED-lampornas spännande ljusmekanism dem till det perfekta belysningsalternativet för en mängd olika applikationer. LED ger energieffektivt, hållbart och anpassningsbart ljus genom att kombinera spontana och stimulerade luminescensprocesser. Vi kan förstå fysiken bakom denna banbrytande teknik och dess potential att revolutionera belysning i framtiden genom att förstå grunderna i luminescensprocessen.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
