LED چیست؟

کلمه Light Emitting Diode یا همان نام شناخته شده و تجاری   LEDاست.

مطلب جالب و باور نکردنی این است که  تمام انواع دیود ها ، حتی همان دیود های یکسوساز مدارات کامپیوتر و لپ تاپ  شما نیز از خود نور منتشر  می کنند،اما سوال اینجا است که پس این LED های بازاری و رنگارنگ چه تفاوت هایی دارند؟

دیودهای  یکسوساز و غیر نورانی مورد استفاده در صنعت الکترونیک ، در یکی از موارد “انتقال نور از جانکشن دیود به بیرون” “فرکانس نور خروجی”  و یا “پکیج مورد استفاده جهت آماده سازی دیود” ناقص هستند ،و این دلیل برجستگی  دیود های LED است.در تولید LED ها  از نیمه رساناهای شفاف و کریستال ها  دارای فرکانس تولید نورمناسب و یک پکیج مناسب استفاده شود.

در سال ۱۹۶۲ اولین LED که دارای نور مرئی بود در موسسه جنرال الکتریک به وسیله نیک هولونیاک (Nick Holonyak) ساخته شد  البته پیش از او نیز افراد بسیاری توانسته بودند LED هایی با نور مادون قرمز بسازند، لیکن این اولین بار بود که نوری مرئی بوسیله LED تولید می شد.بعد از او شاگرد او توانست LED هایی با رنگ های زرد و نارنجی تیره تولید کند.البته بدلیل گرانی  این LED ها (قیمت هایی بالا در حدود ۲۰۰ دلار ) عملاً فقط برای مصارف خاصی همچون انتقال داده از طریق فیبر نوری  مورد استفاده قرار می گرفتند.

در سال های بعد شرکت های اچ پی (Hewlett Packard( (HP) و مونسانتو (Monsanto Company) با استفاده از  نیمه رسانای گالیوم ارسناید فسفاید ((GaASP)Gallium arsenide phosphide) LED های قرمزفراوانی تولید کردند .از این LED ها بیشتر در تولید حروف الفبایی یا ماشین حساب ها استفاده می شد. در سال ۱۹۷۰ شرکت نیمه رسانای   Fairchilال ای دی هایی ساخت که قیمتی کمتر از پنج سنت داشتند.در این دوران LED ها رنگ هایی همچون قرمز ، زرد ، نارنجی و نهایتا سبز داشتند و اما با ترکیب این رنگ ها نمی شد به رنگ سفید دست یافت لذا در این دوران LED ها بیشتر نقش نشانگر یا (Sign) و یا نقش نمایشگر را ایفا می کردند. از آنجا که برای تولید نور سفید ، حداقل به نور آبی نیاز بود ، تحقیقات بر روی تولید نور آبی ادامه یافت ، تا این که در سال های بعد شرکت ژاپنی نیچیا (Nichia Corporation)  توانست بوسیله نیمه های گالیوم نیتراید (GaN) اقدام به تولید LED پرنور با نور آبی بنماید.البته پیش از این نیز LED های آبی بوسیله اعمال ولتاژ بالا به نیمه هادی سیلیسم کربناید تولید شده بودند ، لیکن این اولین بار بود که LED آبی با این شدت نور زیاد تولید می شد.در ادامه این تحقیقات محققین در سال ۱۹۹۵ توانستند با یک ابداع جدید ، شفافیت جانکشن (junction) یا محل اتصل نمیه رسانا را با به کارگیری ایندیوم تین اکساید(ITO) (تین به معنای روی است) بهبود دهند. لذا پس از این امکان تولید LED های سفید کاربردی فراهم شد.

LED چگونه نور منتشر می کند؟

LED نور سفید را چگونه منتشر میکند؟

همانطور که در فیزیک و شیمی خوانده اید ،عناصر شیمیایی دارای لایه های از انرژی به نام مدار هستند ،که هر مدار دارای تعدادی الکترون است.هر یک از این مدار ها با مدارات دیگر اختلاف انرژی دارد والکترون برای رفت و برگشت به مدارات بالاتر نیاز به دریافت و از دست دادن این اختلاف انرژی دارد.لذا مثلا اگر الکترونی از بالاترین مدار طبیعی خود بخواهد یک یا چند مدار بالاتر رود ، باید انرژی از نوع الکتریکی یا گرمایی یا نور یا امثال آن دریافت نماید و پس از دریافت آن می تواند با از دست دادن انرژی خود که معمولا این انرژی از نوع نور است، به مدارات پایین تر برود.البته این سقوط برای رسیدن به حالت پایدار حتمی است.

در LEDها و لامپ های فلورسنت ، الکترون ها با دریافت انرژی الکتریکی به سطوح بالاتر می روند و سپس با از دست دادن انرژی خود ،اقدام به تولیدنور می نمایند.این نور در LED های تک رنگ نوری با همان رنگ است ، ولی در لامپ های فلورسنت یا LED های سفید می تواند نور ماوراء بنفش یا آبی باشد.

روش های تولید نور سفید در LED :

1-    تولید نور سفید به صورت اعمال یک نور ماوراء بنفش به مخلوط چند ماده فلورسنس و بدست آوردن نورترکیبی سفید از این مواد.

2-    تولید نور سفید به صورت ترکیب نور آبی LED و اضافه کردن نور زرد (یا زرد ترکیبی) با استفاده از خاصیت فلورسنس

3-    تولید نور سفید به صورت ترکیبی از چند LED با رنگ های مختلف.

در صنعت بیشتر ازدو روش اول استفاده میشود  چرا که کم هزینه ترند، اما  روش های فوق از نظر بازده به ترتیب از پایین به بالا بازده بهتری دارند، زیرا که مواد فلورسنس به صورت ناخواسته مقداری از انرژی را در هنگام تقلیل انرژی الکترون از دست می دهند.لازم به ذکر است که هر چقدر تعداد رنگ های بکار رفته در تولید نور سفید بیشتر باشد، نور سفید بهتر و با CRI بالاتری خواهیم داشت.

پدیده فلورسنس چیست:

این پدیده بر مبنای ارتقاء و تقلیل سطح انرژی الکترون های ماده صورت می گیرد.این بار الکترون با دریافت نور به تراز بالاتر رفته و با از دست دادن انرژی به صورت نور (این انرژی کمتر از انرژی دریافتی است) به مدار پایین تر نزول می کند.