دیود نورگسیل: نیمه‌هادی که دنیا را روشن کرد
دیود نورگسیل چیست و چگونه کار می‌کند؟
یک دیود نورگسیل در واقع یک منبع نور کوچک است که وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند، روشن می‌شود. تصور کنید یک نیمه‌هادی2 دارید که مانند یک خیابان یک‌طرفه برای الکترون‌ها عمل می‌کند. وقتی الکترون‌ها در این مسیر حرکت می‌کنند، انرژی خود را به شکل فوتون3 یا ذره نور آزاد می‌کنند. این فرآیند را 4 می‌نامند.
برای درک بهتر، یک باتری و یک ال‌ای‌دی را در نظر بگیرید. اگر سیم‌ها را به درستی به پایه‌های ال‌ای‌دی متصل کنید (قطب مثبت به مثبت و منفی به منفی)، جریان برقرار شده و ال‌ای‌دی روشن می‌شود. اگر اتصال را برعکس انجام دهید، جریانی عبور نمی‌کند و ال‌ای‌دی خاموش می‌ماند. این خاصیت یک‌سوسازی دیود است.
مواد سازنده و رنگ‌های گوناگون نور
رنگ نوری که یک ال‌ای‌دی تولید می‌کند، به طور مستقیم به نوع ماده نیمه‌هادی به کار رفته در آن بستگی دارد. دانشمندان با تغییر ترکیب شیمیایی این مواد، موفق به تولید نورهای رنگی مختلف شده‌اند.
| ماده نیمه‌هادی | رنگ نور | کاربرد نمونه |
|---|---|---|
| آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP) | قرمز، کهربایی | چراغ راهنمایی، نمایشگر اعداد |
| گالیم فسفید (GaP) | سبز | چراغ نشانگر دستگاه‌ها |
| ایندیم گالیم نیترید (InGaN) | آبی، سبز، بنفش | روشنایی عمومی، صفحه نمایش گوشی |
| گالیم آرسنید (GaAs) | مادون قرمز(نامرئی) | کنترل از راه دور |
برای تولید نور سفید که در چراغ‌های خانه می‌بینیم، معمولاً از یک ال‌ای‌دی آبی رنگ استفاده می‌شود که روی آن را با ماده‌ای فسفرسانس به رنگ زرد پوشش می‌دهند. ترکیب نور آبی و زرد، نور سفیدی را ایجاد می‌کند که به چشم ما خوشایند است.
مزایای شگفت‌انگیز دیود نورگسیل
محبوبیت ال‌ای‌دیها بی‌دلیل نیست. آن‌ها مزایای بسیاری نسبت به لامپ‌های رشته‌ای و فلورسنت قدیمی دارند.
| ویژگی | لامپ رشته‌ای | لامپ فلورسنت (مهتابی) | دیود نورگسیل |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (لومن بر وات) | ~15 | ~60 | >100 |
| طول عمر (ساعت) | 1,000 | 8,000 | 25,000-50,000 |
| مقاومت در برابر ضربه | بسیار کم | متوسط | بسیار زیاد |
| زمان روشن شدن کامل | فوری | تأخیر دارد | فوری |
همانطور که در جدول می‌بینید، ال‌ای‌دیها انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کنند. یک لامپ ال‌ای‌دی می‌تواند با مصرف یک‌پنجم انرژی یک لامپ رشته‌ای، نور مشابهی تولید کند. این موضوع هم به نفع جیب شماست و هم به نفع محیط زیست! همچنین طول عمر بسیار بالای آن‌ها باعث می‌شود سال‌ها بدون نیاز به تعویض از آن‌ها استفاده کنید.
کاربردهای دیود نورگسیل در زندگی روزمره
امروزه پیدا کردن وسیله‌ای که در آن از ال‌ای‌دی استفاده نشده باشد، سخت است. از زمانی که صبح از خواب بیدار می‌شوید تا وقتی که شب به رختخواب می‌روید، با کاربردهای مختلف آن سر و کار دارید.
نمایش اطلاعات: صفحه نمایش گوشی همراه، تلویزیون، صفحه نمایش کامپیوتر و تبلت شما احتمالاً از فناوری ال‌ای‌دی استفاده می‌کند. حتی اعداد قرمز رنگی که روی دستگاه مایکروویو یا پخش‌کننده دی‌وی‌دی می‌بینید، توسط ال‌ای‌دیها نمایش داده می‌شوند.
روشنایی: چراغ‌های مطالعه، چراغ‌های اتاق، چراغ‌های خیابان، چراغ قوه و نورپردازی ساختمان‌ها همگی به سمت استفاده از ال‌ای‌دیها رفته‌اند. این چراغ‌ها علاوه بر عمر طولانی، گرمای بسیار کمتری تولید می‌کنند.
ارسال سیگنال: کنترل از راه دور تلویزیون شما از یک ال‌ای‌دی نامرئی (مادون قرمز) برای ارسال دستورات به تلویزیون استفاده می‌کند. چراغ‌های راهنمایی و چراغ‌های چشمک‌زن روی دوچرخه و خودرو نیز از دیگر نمونه‌ها هستند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
1دیود نورگسیل (Light Emitting Diode - LED): یک قطعه الکترونیکی نیمه‌هادی که با عبور جریان الکتریکی از خود نور ساطع می‌کند.
2نیمه‌هادی (Semiconductor): ماده‌ای که رسانایی الکتریکی آن بین رسانا و نارسانا قرار دارد و با افزودن ناخالصی می‌توان رسانایی آن را کنترل کرد.
3فوتون (Photon): ذره بنیادی تشکیل‌دهنده نور و تمامی اشکال تابش الکترومغناطیسی.
4الکترولومینانس (Electroluminescence): پدیده‌ای فیزیکی که در آن یک ماده در پاسخ به عبور جریان الکتریکی از خود نور ساطع می‌کند.
ال‌ای‌دی (LED): مخفف دیود ساطع کننده نور به معنای دیود نورگسیل.