Trong vài thập kỷ qua, ngành công nghiệp chiếu sáng đã chứng kiến một cuộc cách mạng nhờ Điốt phát sáng hay còn gọi là đèn LED. Chúng rất bền, tiết kiệm năng lượng và đủ khả năng thích ứng để sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm nhà ở, ô tô, đèn giao thông và các thiết bị điện. Quá trình phát quang cung cấp năng lượng cho đèn LED là trọng tâm công nghệ của họ. Bài viết này sẽ trình bày các nguyên tắc cơ bản về quá trình phát quang của đèn LED và cách chúng tạo ra ánh sáng.
Khi dòng điện chạy qua đèn LED thể rắn, chúng sẽ tạo ra ánh sáng. Chúng bao gồm các chất bán dẫn như cacbua silic, gali arsenua hoặc gali nitrit. Khi được điều khiển bởi dòng điện, các đặc tính đặc biệt của vật liệu này cho phép chúng tạo ra ánh sáng. Photon, là những gói năng lượng điện từ nhỏ mà con người cảm nhận được như ánh sáng khả kiến, được tạo ra như một phần của quá trình phát quang của đèn LED.
Cấu trúc của đèn LED khá đơn giản. Một điểm nối ngăn cách các vùng loại p (các hạt mang điện tích dương) và loại n (các hạt mang điện tích âm) tạo nên cấu trúc này. Các electron và lỗ trống (thiếu electron) có thể di chuyển qua một điểm nối khi đặt một điện áp lên nó vì nó tạo ra một điện trường. Các electron trộn với các lỗ khi chúng chuyển từ vùng loại n sang vùng loại p, giải phóng năng lượng dưới dạng photon.
Đèn LED có hai loại cơ chế phát quang khác nhau: kích thích và tự phát. Khi các electron trong vùng dẫn của vùng loại n kết hợp lại với các lỗ trống trong vùng hóa trị của vùng loại p, năng lượng được giải phóng dưới dạng photon, dẫn đến sự chiếu sáng tự phát. Vì nó xảy ra một cách tự phát và không có kích thích từ bên ngoài nên hiện tượng này được gọi là hiện tượng phát xạ tự phát.
Ngược lại, kích thích bên ngoài là cần thiết để phát quang được kích thích xảy ra. Nó xảy ra khi một electron trong dải dẫn bị kích thích di chuyển lên mức năng lượng cao hơn bởi một photon bên ngoài, chẳng hạn như hạt ánh sáng hoặc dòng điện. Chúng tôi gọi quá trình này là sự phấn khích. Electron bị kích thích giải phóng năng lượng dưới dạng photon khi nó đạt đến mức năng lượng ban đầu. Bởi vì nó được kích hoạt bởi một photon bên ngoài nên hiện tượng này được gọi là phát xạ kích thích.
Đèn LED tạo ra ánh sáng bằng sự kết hợp của quá trình phát quang cảm ứng và tự phát. Điểm nối pn của đèn LED đóng vai trò là nơi tái hợp electron và lỗ trống, cho phép phát xạ tự phát. Khả năng tái hợp và phát xạ tự phát tăng lên khi cung cấp điện áp cho đèn LED vì nó tạo ra độ lệch thuận cho phép các electron và lỗ trống tự do di chuyển qua điểm nối.
Ngoài ra, đèn LED được chế tạo để tạo ra ánh sáng trong một phạm vi bước sóng nhất định. Bằng cách lựa chọn cẩn thận vật liệu bán dẫn và pha tạp tạp chất vào nó, điều này đã được thực hiện. Một lượng nhỏ nguyên tử lạ được thêm vào vật liệu bán dẫn trong quá trình pha tạp, làm thay đổi các đặc tính điện và quang của nó. Khoảng cách năng lượng giữa vùng hóa trị và vùng dẫn, từ đó ảnh hưởng đến bước sóng của ánh sáng phát ra, được xác định bởi loại và nồng độ của tạp chất.
So với các công nghệ chiếu sáng trước đây, quá trình phát quang của đèn LED mang lại một số lợi ích. Việc đèn LED sử dụng rất ít năng lượng là một trong những lợi ích lớn nhất của nó. Chúng mất rất ít năng lượng dưới dạng nhiệt và biến phần lớn năng lượng điện thành ánh sáng. Điều này trái ngược với bóng đèn sợi đốt, chỉ tạo ra 10% năng lượng điện dưới dạng ánh sáng và tới 90% dưới dạng nhiệt.
Tuổi thọ kéo dài của công nghệ LED là một lợi ích bổ sung. Ngược lại với đèn sợi đốt chỉ kéo dài 1,000–2,000 giờ, đèn LED có thể kéo dài tới 50,000 giờ hoặc hơn 5 năm sử dụng liên tục. Điều này ngụ ý rằng đèn LED cần ít bảo trì và thay thế hơn, điều này giúp tiết kiệm tiền cho cả người tiêu dùng và công ty.
Ngoài ra, đèn LED rất dễ thích ứng và có số lượng sử dụng lớn. Chúng được sử dụng trong chiếu sáng nhà cửa, đèn giao thông, đèn đường, màn hình máy tính và TV. Ngoài ra, kích thước nhỏ bé và hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng khiến chúng trở nên hữu ích trong thiết bị y tế và đèn ô tô.
Tóm lại, cơ chế độ sáng hấp dẫn của đèn LED khiến chúng trở thành lựa chọn chiếu sáng hoàn hảo cho nhiều ứng dụng. Đèn LED cung cấp ánh sáng tiết kiệm năng lượng, bền và thích ứng bằng cách kết hợp các quá trình phát quang tự phát và kích thích. Chúng ta có thể nắm bắt được cơ sở vật lý đằng sau công nghệ tiên tiến này và tiềm năng của nó trong việc cách mạng hóa hệ thống chiếu sáng trong tương lai bằng cách hiểu rõ các nguyên tắc cơ bản của quá trình phát quang.
https://www.benweilighting.com/professional-lighting/sensor-led-tube-light/motion-sensor-Detector-led-light.html
