Během několika posledních desetiletí zaznamenal průmysl osvětlení revoluci díky světelným diodám nebo LED. Jsou velmi odolné, energeticky účinné a dostatečně přizpůsobivé, aby je bylo možné použít v různých prostředích, včetně rezidencí, automobilů, semaforů a elektrických přístrojů. Proces luminiscence, který pohání LED diody, je jádrem jejich technologie. Základy procesu luminiscence LED světel a způsob, jakým generují světlo, budou popsány v tomto článku.
Když elektrický proud protéká polovodičovými LED diodami, vytvářejí světlo. Skládají se z polovodičů, jako je karbid křemíku, arsenid galia nebo nitrid galia. Když jsou tyto materiály poháněny elektrickým proudem, jejich speciální vlastnosti jim umožňují produkovat světlo. Fotony, což jsou malé balíčky elektromagnetické energie, které lidé vnímají jako viditelné světlo, jsou produkovány jako součást procesu luminiscence LED.
Konstrukce LED je poměrně přímočará. Spojení odděluje oblasti typu p (pozitivní nosiče náboje) a oblasti typu n (negativní nosiče náboje), které tvoří tuto strukturu. Elektrony a díry (nedostatek elektronů) mohou cestovat přes křižovatku, když je na ni přivedeno napětí, protože vytváří elektrické pole. Elektrony se mísí s dírami, když přecházejí z oblasti typu n do oblasti typu p, přičemž uvolňují energii ve formě fotonů.
LED diody mají dva různé druhy luminiscenčních mechanismů: stimulované a spontánní. Když se elektrony ve vodivostním pásu oblasti typu n rekombinují s dírami ve valenčním pásu oblasti typu p, uvolňuje se energie ve formě fotonů, což vede ke spontánnímu osvětlení. Protože k němu dochází spontánně a bez vnějšího podnětu, je tento jev známý jako spontánní emise.
Naproti tomu vnější stimul je nezbytný pro vznik stimulované luminiscence. Stává se to, když je elektron ve vodivém pásu stimulován k migraci na vyšší energetickou hladinu externím fotonem, jako je světelná částice nebo elektrický proud. Tomuto procesu říkáme vzrušení. Excitovaný elektron uvolňuje energii ve formě fotonu, když dosáhne své počáteční energetické hladiny. Protože je spouštěn externím fotonem, je tento jev známý jako stimulovaná emise.
LED generují světlo kombinací indukovaných a spontánních luminiscenčních procesů. Pn přechod LED slouží jako místo pro rekombinaci elektronů a děr, což umožňuje spontánní emisi. Pravděpodobnost rekombinace a spontánní emise se zvyšuje, když je do LED přivedeno napětí, protože vytváří předpětí, které umožňuje elektronům a dírám volně proudit přes přechod.
Kromě toho je LED vyrobena tak, aby produkovala světlo v určitém rozsahu vlnových délek. Pečlivým výběrem polovodičového materiálu a jeho dopováním nečistotami je toho dosaženo. Během dopingového procesu se do polovodičového materiálu přidává nepatrný počet cizích atomů, které mění jeho elektrické a optické vlastnosti. Energetická mezera mezi valenčním a vodivostním pásem, která zase ovlivňuje vlnovou délku vyzařovaného světla, je určena druhem a koncentrací nečistot.
Ve srovnání s předchozími technologiemi osvětlení nabízí proces luminiscence LED řadu výhod. Skutečnost, že LED spotřebovávají velmi málo energie, je jednou z jeho největších výhod. Ztrácejí extrémně málo energie jako teplo a přeměňují většinu elektrické energie na světlo. To kontrastuje se žárovkami, které produkují pouze 10 % elektrické energie jako světlo a až 90 % jako teplo.
Další výhodou je prodloužená životnost LED technologie. Na rozdíl od žárovek, které vydrží pouze 1,000–2,000 hodiny, mohou LED diody vydržet až 50,000 hodin nebo déle než pět let nepřetržitého používání. To znamená, že LED diody vyžadují méně údržby a výměny, což v konečném důsledku šetří peníze spotřebitelům i společnostem.
Kromě toho jsou LED diody velmi přizpůsobivé a mají velké množství použití. Používají se v osvětlení domů, semaforech, pouličním osvětlení, počítačových displejích a televizorech. Jejich malá velikost a energetická účinnost je navíc činí užitečnými pro lékařské vybavení a automobilová světla.
Stručně řečeno, zajímavý mechanismus svítivosti LED světel z nich dělá dokonalou možnost osvětlení pro různé aplikace. LED diody poskytují energeticky účinné, odolné a přizpůsobivé světlo kombinací spontánních a stimulovaných luminiscenčních procesů. Pochopením základů procesu luminiscence dokážeme pochopit fyziku za touto špičkovou technologií a její potenciál způsobit revoluci v osvětlení v budoucnosti.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
