Viimastel aastakümnetel on valgustustööstuses toimunud revolutsioon tänu valgusdioodidele ehk LED-idele. Need on väga vastupidavad, energiasäästlikud ja piisavalt kohandatavad, et neid saaks kasutada erinevates oludes, sealhulgas eluruumides, autodes, valgusfoorides ja elektriseadmetes. LED-ide toiteallikaks olev luminestsentsprotsess on nende tehnoloogia keskmes. Selles artiklis käsitletakse LED-valgustite luminestsentsprotsessi põhitõdesid ja nende valgust genereerimist.
Kui elektrivool voolab läbi tahkis-LED, toodavad need valgust. Need koosnevad pooljuhtidest, nagu ränikarbiid, galliumarseniid või galliumnitriid. Elektrivooluga töötamisel võimaldavad nende materjalide eriomadused valgust toota. Footonid, mis on väikesed elektromagnetilise energia paketid, mida inimesed tajuvad nähtava valgusena, toodetakse LED-ide luminestsentsprotsessi osana.
LED-i ehitus on üsna lihtne. Ristmik eraldab selle struktuuri moodustavad p-tüüpi (positiivsed laengukandjad) ja n-tüüpi (negatiivsed laengukandjad) piirkonnad. Elektronid ja augud (elektronide puudumine) võivad liikuda üle ristmiku, kui sellele on pandud pinge, kuna see tekitab elektrivälja. Elektronid segunevad aukudega, kui nad lähevad üle n-tüübist p-tüüpi piirkonda, vabastades energiat footonite kujul.
LED-idel on kaks erinevat tüüpi luminestsentsmehhanismi: stimuleeritud ja spontaanne. Kui n-tüüpi piirkonna juhtivusriba elektronid rekombineeruvad p-tüüpi piirkonna valentsriba aukudega, vabaneb energia footonite kujul, mille tulemuseks on spontaanne valgustus. Kuna see ilmneb spontaanselt ja ilma välise stiimulita, nimetatakse seda nähtust spontaanseks emissiooniks.
Seevastu stimuleeritud luminestsentsi tekkeks on vaja välist stiimulit. See juhtub siis, kui juhtivusribas olevat elektroni stimuleerib väline footon, näiteks valgusosake või elektrivool, migreerima kõrgemale energiatasemele. Me nimetame seda protsessi erutuseks. Ergastatud elektron vabastab energiat footoni kujul, kui see saavutab esialgse energiataseme. Kuna selle käivitab väline footon, nimetatakse seda nähtust stimuleeritud emissiooniks.
LED-id genereerivad valgust indutseeritud ja spontaansete luminestsentsprotsesside kombinatsiooniga. LED-i pn-ristmik toimib elektronide ja aukude rekombinatsiooni kohana, võimaldades spontaanset emissiooni. Rekombinatsiooni ja spontaanse emissiooni tõenäosus suureneb, kui valgusdioodile antakse pinge, kuna see tekitab ettepoole nihke, mis võimaldab elektronidel ja aukudel vabalt üle ristmiku voolata.
Lisaks on LED loodud valgust tootma teatud lainepikkuse vahemikus. See saavutatakse, valides hoolikalt pooljuhtmaterjali ja lisades seda lisanditega. Pooljuhtmaterjalile lisatakse dopinguprotsessi käigus väike arv võõraatomeid, mis muudavad selle elektrilisi ja optilisi omadusi. Valents- ja juhtivusribade vaheline energiavahe, mis omakorda mõjutab kiiratava valguse lainepikkust, on määratud lisandite liigi ja kontsentratsiooniga.
Võrreldes varasemate valgustustehnoloogiatega pakub LED-ide luminestsentsprotsess mitmeid eeliseid. Asjaolu, et LED-id kasutavad väga vähe energiat, on selle üks suurimaid eeliseid. Nad kaotavad soojusena väga vähe energiat ja muudavad suurema osa elektrienergiast valguseks. See erineb hõõglampidest, mis toodavad ainult 10% elektrienergiast valgusena ja kuni 90% soojusena.
LED-tehnoloogia pikendatud eluiga on täiendav eelis. Erinevalt hõõglampidest, mis kestavad vaid 1,000–2,000 tundi, võivad LED-id kesta kuni 50,000 tundi või kauem kui viis aastat pidevat kasutamist. See tähendab, et LED-id vajavad vähem hooldust ja väljavahetamist, mis säästab kokkuvõttes nii tarbijate kui ka ettevõtete raha.
Lisaks on LED-id väga kohandatavad ja neil on palju kasutusvõimalusi. Neid kasutatakse majavalgustuses, valgusfoorides, tänavavalgustites, arvutiekraanides ja telerites. Lisaks on nende väike suurus ja energiatõhusus kasulikud meditsiiniseadmetes ja autotuledes.
Kokkuvõtteks võib öelda, et LED-tulede intrigeeriv heledusmehhanism muudab need ideaalseks valgustusvõimaluseks mitmesuguste rakenduste jaoks. LED-id pakuvad energiatõhusat, vastupidavat ja kohandatavat valgust, kombineerides spontaanseid ja stimuleeritud luminestsentsprotsesse. Luminestsentsprotsessi põhialuste mõistmisega saame aru saada selle tipptehnoloogia taga peituvast füüsikast ja selle potentsiaalist valgustuses tulevikus revolutsiooniliselt muuta.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
