الصمام ، الذي يرمز إلى الصمام الثنائي الباعث للضوء ، هو أشباه الموصلات الصمام الثنائي الذي يضيء عند تطبيق الجهد ويستخدم في كل مكان في الإلكترونيات الخاصة بك ، وأنواع جديدة من الإضاءة ، وشاشات التلفزيون الرقمي.
كيف يعمل الصمام
دعونا نقارن كيف يعمل الصمام الثنائي الباعث للضوء مقابل الأقدم لمبة ضوء ساطع. يعمل المصباح المتوهج عن طريق تشغيل الكهرباء من خلال خيوط موجودة داخل المصباح الزجاجي. يسخن الفتيل ويتوهج ، وهذا يخلق الضوء ، ومع ذلك ، فإنه يخلق أيضًا الكثير من الحرارة. تفقد اللمبة المتوهجة حوالي 98٪ من طاقتها المنتجة للحرارة مما يجعلها غير فعالة.
تعتبر مصابيح LED جزءًا من عائلة جديدة من تقنيات الإضاءة تسمى إضاءة الحالة الصلبة وفي منتج جيد التصميم ؛ مصابيح LED رائعة بشكل أساسي عند لمسها. بدلاً من مصباح واحد ، في مصباح LED سيكون هناك العديد من الثنائيات الصغيرة التي ينبعث منها ضوء.
تعتمد مصابيح LED على تأثير التلألؤ الكهربائي ، الذي تنبعث منه بعض المواد الضوء عند تطبيق الكهرباء. لا تحتوي مصابيح LED على خيوط يتم تسخينها ، وبدلاً من ذلك ، تضيء بحركة الإلكترونات في مادة أشباه الموصلات ، وعادة ما تكون ألومينيوم - غاليوم - زرنيخيد (AlGaAs). ينبعث الضوء من تقاطع p-n للصمام الثنائي.
بالضبط كيف يعمل الصمام هو موضوع معقد للغاية ، هنا هو برنامج تعليمي ممتاز يشرح هذه العملية بالتفصيل:
خلفية
اللمعان الكهربائي ، الظواهر الطبيعية التي بنيت عليها تقنية LED تم اكتشافها في عام 1907 من قبل الإذاعة البريطانية باحث ومساعد لـ Guglielmo Marconi ، Henry Joseph Round ، أثناء تجربة كربيد السيليكون وقطة شارب.
خلال عشرينيات القرن العشرين ، كان الباحث الإذاعي الروسي أوليغ فلاديميروفيتش لوسيف يدرس ظاهرة التلألؤ الكهربائي في الثنائيات المستخدمة في أجهزة الراديو. في عام 1927 ، نشر ورقة تسمى كاشف الكربونات المضيئة [كربيد السيليكون] والكشف عن البلورات حول بحثه ، وبينما لم يتم إنشاء LED عملي في ذلك الوقت بناءً على عمله ، فقد أثر بحثه على المخترعين المستقبليين.
بعد سنوات في عام 1961 ، اخترع روبرت بيارد وجاري بيتمان براءة اختراع LED لأشعة تكساس إنسترومنتس. كان هذا هو أول LED ، مع كونه يعمل بالأشعة تحت الحمراء كان أبعد من طيف الضوء المرئي. لا يستطيع البشر الرؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء. ومن المفارقات أن بيرد وبيتمان اخترعوا عن طريق الخطأ صمام ثنائي باعث للضوء بينما كان الزوجان يحاولان بالفعل اختراع صمام ثنائي ليزر.
المصابيح المرئية
في عام 1962 ، اخترع نيك هولونياك ، وهو مهندس استشاري لشركة جنرال إلكتريك ، أول ضوء LED مرئي. كان LED أحمر وقد استخدم Holonyack فوسفيد زرنيخ الغاليوم كركيزة للصمام الثنائي.
حصل Holonyack على شرف تسميته بـ "والد الصمام الثنائي الباعث للضوء" لمساهمته في التكنولوجيا. كما يحمل 41 براءة اختراع ، وتشمل اختراعاته الأخرى الصمام الثنائي الليزري وعاكس الضوء الأول.
في عام 1972 ، اخترع المهندس الكهربائي M George Craford أول LED أصفر اللون لشركة Monsanto باستخدام فوسفيد زرنيخ الغاليوم في الصمام الثنائي. اخترع Craford أيضًا LED أحمر كان أكثر إشراقًا 10 مرات من Holonyack.
وتجدر الإشارة إلى أن شركة مونسانتو كانت أول شركة تنتج كميات كبيرة من مصابيح LED المرئية. في عام 1968 ، أنتجت مونسانتو مصابيح LED حمراء تستخدم كمؤشرات. ولكن لم تكن مصابيح LED شائعة حتى السبعينيات عندما بدأت Fairchild Optoelectronics في إنتاج أجهزة LED منخفضة التكلفة (أقل من خمسة سنتات لكل منها) للمصنعين.
في عام 1976 ، توماس ب. اخترعت Pearsall مصباح LED عالي الكفاءة ومشرق للغاية للاستخدام في الألياف البصرية والاتصالات السلكية واللاسلكية. اخترعت شركة Pearsall مواد أشباه موصلات جديدة تم تحسينها لأطوال موجات نقل الألياف الضوئية.
في عام 1994 ، اخترع شوجي ناكامورا أول LED أزرق باستخدام نيتريد الغاليوم.