I løpet av de siste tiårene har belysningsindustrien sett en revolusjon takket være lysdioder, eller LED. De er svært holdbare, energieffektive og tilpasningsdyktige nok til å brukes i en rekke innstillinger, inkludert boliger, biler, trafikklys og elektriske dingser. Luminescensprosessen som driver LED-er er kjernen i teknologien deres. Grunnleggende om LED-lys sin luminescensprosess og hvordan de genererer lys vil bli dekket i denne artikkelen.
Når en elektrisk strøm flyter gjennom solid-state lysdioder, produserer de lys. De er sammensatt av halvledere som silisiumkarbid, galliumarsenid eller galliumnitrid. Når de drives av en elektrisk strøm, gjør disse materialenes spesielle egenskaper dem i stand til å produsere lys. Fotoner, som er små pakker med elektromagnetisk energi som mennesker føler som synlig lys, produseres som en del av luminescensprosessen til LED.
En LED-konstruksjon er ganske grei. Et kryss skiller p-type (positive ladningsbærere) og n-type (negative ladningsbærere) regionene som utgjør denne strukturen. Elektroner og hull (mangel på elektroner) kan bevege seg over et veikryss når en spenning settes over det fordi det produserer et elektrisk felt. Elektronene blandes med hullene når de går over fra n-typen til p-typen, og frigjør energi i form av fotoner.
LED har to forskjellige typer luminescensmekanismer: stimulert og spontan. Når elektroner i n-type-regionens ledningsbånd rekombinerer med hull i p-type-regionens valensbånd, frigjøres energi i form av fotoner, noe som resulterer i spontan belysning. Fordi det skjer spontant og uten ytre stimulans, er dette fenomenet kjent som spontan emisjon.
I kontrast er ekstern stimulus nødvendig for at stimulert luminescens skal oppstå. Det skjer når et elektron i ledningsbåndet stimuleres til å migrere til et høyere energinivå av et eksternt foton, for eksempel en lyspartikkel eller en elektrisk strøm. Vi kaller denne prosessen spenning. Det eksiterte elektronet frigjør energi i form av et foton når det når sitt opprinnelige energinivå. Fordi det utløses av et eksternt foton, er dette fenomenet kjent som stimulert emisjon.
LED genererer lys ved en kombinasjon av induserte og spontane luminescensprosesser. LED-ens pn-kryss fungerer som et sted for elektron- og hullrekombinasjon, noe som muliggjør spontan emisjon. Sannsynligheten for rekombinasjon og spontan emisjon økes når en spenning tilføres LED-en fordi den produserer en foroverforspenning som lar elektroner og hull strømme fritt over krysset.
I tillegg er LED-en laget for å produsere lys innenfor et visst bølgelengdeområde. Ved å velge halvledermaterialet nøye og dope det med urenheter, oppnås dette. Et lite antall fremmede atomer legges til halvledermaterialet under dopingprosessen, og endrer dets elektriske og optiske egenskaper. Energigapet mellom valens- og ledningsbåndene, som igjen påvirker bølgelengden til lyset som sendes ut, bestemmes av typen og konsentrasjonen av urenheter.
Sammenlignet med tidligere belysningsteknologier tilbyr LEDs luminescensprosess en rekke fordeler. Det faktum at lysdioder bruker svært lite energi er en av de største fordelene. De mister ekstremt lite energi som varme og transformerer mesteparten av elektrisk energi til lys. Dette står i kontrast til glødepærer, som bare produserer 10 % av den elektriske energien som lys og opptil 90 % som varme.
Den forlengede levetiden til LED-teknologi er en ekstra fordel. I motsetning til glødelamper, som bare varer i 1,000–2,000 timer, kan lysdioder vare i opptil 50,000 timer, eller mer enn fem års kontinuerlig bruk. Dette innebærer at LED trenger mindre vedlikehold og utskifting, noe som til syvende og sist sparer penger for både forbrukere og bedrifter.
I tillegg er lysdioder svært tilpasningsdyktige og har et stort antall bruksområder. De brukes i husbelysning, trafikklys, gatelys, dataskjermer og TV-er. I tillegg gjør deres lille størrelse og energieffektivitet dem nyttige i medisinsk utstyr og billys.
For å oppsummere, gjør LED-lysenes spennende lysstyrkemekanisme dem til det perfekte lysalternativet for en rekke bruksområder. LED gir energieffektivt, holdbart og tilpasningsdyktig lys ved å kombinere spontane og stimulerte luminescensprosesser. Vi kan forstå fysikken bak denne banebrytende teknologien og dens potensial til å revolusjonere belysning i fremtiden ved å forstå det grunnleggende i luminescensprosessen.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
