במהלך העשורים האחרונים, תעשיית התאורה ראתה מהפכה הודות לדיודות פולטות אור, או נוריות LED. הם עמידים מאוד, חסכוניים באנרגיה ומתאימים מספיק לשימוש במגוון הגדרות, כולל בתי מגורים, מכוניות, רמזורים וגאדג'טים חשמליים. תהליך הארה שמניע את נורות ה-LED הוא לב ליבה של הטכנולוגיה שלהם. היסודות של תהליך הארה של נורות LED וכיצד הם יוצרים אור יכוסו במאמר זה.
כאשר זרם חשמלי זורם דרך נוריות LED במצב מוצק, הן מייצרות אור. הם מורכבים ממוליכים למחצה כמו סיליקון קרביד, גליום ארסניד או גליום ניטריד. כאשר מונעים על ידי זרם חשמלי, המאפיינים המיוחדים של החומרים הללו מאפשרים להם להפיק אור. פוטונים, שהם חבילות קטנות של אנרגיה אלקטרומגנטית שבני אדם חשים כאור נראה, מיוצרים כחלק מתהליך הארה של נוריות LED.
בניית LED היא פשוטה למדי. צומת מפריד בין האזורים מסוג p (נושאי מטען חיובי) וסוג n (נושאים מטען שלילי) המרכיבים את המבנה הזה. אלקטרונים וחורים (מחסור באלקטרונים) עלולים לנוע על פני צומת כאשר מתח מופעל עליו מכיוון שהוא מייצר שדה חשמלי. האלקטרונים מתערבבים עם החורים כשהם עוברים מאזור מסוג n לאזור מסוג p, ומשחררים אנרגיה בצורה של פוטונים.
ללדים יש שני סוגים שונים של מנגנוני זוהר: מגורה וספונטני. כאשר אלקטרונים ברצועת ההולכה של אזור מסוג n מתחברים מחדש עם חורים בפס הערכיות של אזור מסוג p, אנרגיה משתחררת בצורה של פוטונים, וכתוצאה מכך להארה ספונטנית. מכיוון שהיא מתרחשת באופן ספונטני וללא גירוי חיצוני, תופעה זו ידועה בשם פליטה ספונטנית.
לעומת זאת, גירוי חיצוני נחוץ להתרחשות זוהר מגורה. זה קורה כאשר אלקטרון ברצועת ההולכה מגורה לנדוד לרמת אנרגיה גבוהה יותר על ידי פוטון חיצוני, כגון חלקיק אור או זרם חשמלי. אנחנו קוראים לתהליך הזה התרגשות. האלקטרון הנרגש משחרר אנרגיה בצורה של פוטון כאשר הוא מגיע לרמת האנרגיה הראשונית שלו. מכיוון שהיא מופעלת על ידי פוטון חיצוני, תופעה זו ידועה בשם פליטה מעוררת.
נוריות LED מייצרות אור על ידי שילוב של תהליכי הארה מושרים וספונטניים. צומת pn של ה-LED משמש כאתר לרקומבינציה של אלקטרונים וחורים, המאפשר פליטה ספונטנית. הסבירות לרקומבינציה ולפליטה ספונטנית גדלה כאשר מסופק מתח ל-LED מכיוון שהוא מייצר הטיה קדימה המאפשרת לאלקטרונים ולחורים לזרום בחופשיות על פני הצומת.
בנוסף, ה-LED עשוי להפיק אור בטווח אורכי גל מסוים. על ידי בחירה קפדנית של החומר המוליך למחצה וסימום אותו בזיהומים, זה מושג. מספר זעיר של אטומים זרים מתווספים לחומר המוליך למחצה במהלך תהליך הסימום, ומשנים את המאפיינים החשמליים והאופטיים שלו. פער האנרגיה בין רצועות הערכיות וההולכה, אשר בתורו משפיע על אורך הגל של האור הנפלט, נקבע על פי סוג וריכוז הזיהומים.
בהשוואה לטכנולוגיות תאורה קודמות, תהליך הארה של נוריות LED מציע מספר יתרונות. העובדה שנורות לד צורכות מעט מאוד אנרגיה היא אחד היתרונות הגדולים ביותר שלה. הם מאבדים מעט מאוד אנרגיה כחום והופכים את רוב האנרגיה החשמלית לאור. זה מנוגד לנורות ליבון, שמפיקות רק 10% מהאנרגיה החשמלית כאור ועד 90% כחום.
אורך החיים המוארך של טכנולוגיית LED הוא יתרון נוסף. בניגוד לנורות ליבון, שנמשכים רק 1,000–2,000 שעות, נוריות LED עשויות להחזיק עד 50,000 שעות, או יותר מחמש שנים של שימוש רצוף. זה מרמז שנורות LED זקוקות פחות לתחזוקה והחלפה, מה שבסופו של דבר חוסך כסף הן לצרכנים והן לחברות.
בנוסף, נוריות LED מאוד ניתנות להתאמה ויש להן מספר רב של שימושים. הם משמשים בתאורת הבית, רמזורים, פנסי רחוב, תצוגות מחשב וטלוויזיות. בנוסף, גודלם הזעיר ויעילות האנרגיה הופכים אותם למועילים בציוד רפואי ואורות רכב.
לסיכום, מנגנון הזוהר המסקרן של נורות LED הופך אותן לאפשרות התאורה המושלמת למגוון יישומים. נוריות LED מספקות אור חסכוני באנרגיה, עמיד וניתן להתאמה על ידי שילוב של תהליכי הארה ספונטניים ומעוררים. אנו יכולים להבין את הפיזיקה מאחורי טכנולוגיה חדשנית זו ואת הפוטנציאל שלה לחולל מהפכה בתאורה בעתיד על ידי הבנת היסודות של תהליך הארה.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-detector-led-light.html
