דיודה פולטת אור

דיודות פולטות אור מסוגים שונים

דיודה פולטת אור (LED - Light-emitting diode) הינה התקן מוליך למחצה אשר פולט אור לא קוהרנטי בספקטרום צר. ספקטרום האור נקבע בהתאם לתרכובת המוליך למחצה.

עקרון הפעולה

ה-LED הינה דיודה בעלת תכונות ייחודיות. בדומה לדיודה רגילה, היא מורכבת מחומר מוליך למחצה שעבר זיהום על מנת ליצור בו צומת p-n. בדומה לדיודה סטנדרטית, הזרם החשמלי ב-LED יזרום בממתח קדמי מצד ה-p לצד ה-n, אך לא יזרום בכיוון ההפוך כאשר הדיודה בממתח אחורי. נושאי מטען (אלקטרונים וחורים) יסחפו אל תוך הצומת כתוצאה מהממתח הקדמי שמופעל על הדיודה. ברגע שאלקטרון יפגוש חור, הוא יאבד מהאנרגיה שלו וייפול למצב אנרגטי נמוך יותר.

המיוחד ב־LED לעומת דיודה סטנדרטית, הוא שישנו פער אנרגטי ישיר בין נקודת השיא האנרגטית בפס הערכיות לבין השפל האנרגטי בפס ההולכה של המוליך למחצה. משמעות הפער האנרגטי הישיר היא שהאלקטרון יכול ליפול מפס ההולכה לפס הערכיות תוך כדי שימור התנע שלו ופליטת פוטון בעל אנרגיה המתאימה לפער אנרגיה זה - כלומר הדיודה תפלוט אור כשהיא נמצאת בממתח קדמי.

תרכובת המוליך למחצה הראשונה לייצור LED הייתה גאליום-ארסן, שסיפקה אור סביב התחום האדום. כיום, עם ההתפתחות הטכנולוגית ניתן לייצר LED שיפלטו אור במגוון צבעים בתחום הנראה, בתחום התת-אדום ובתחום העל-סגול.

שימושים ב־LED

רמזור מופעל בתאורת LED

פנסי LED של מכונית אאודי A4

• תאורה ביתית
• תאורת רחוב
• נוריות בקרה
• נוריות בשלט רחוק
• תאורת רכבים
• רמזורים
• גלאי תזוזה - כמו בעכבר האופטי
• פנסים
• תקשורת אופטית על גבי סיבים אופטיים לטווחים קצרים
• תאורת מסכי LCD - טלוויזיות, צגי מחשב ומסכי טלפון סלולרי
• שלטי חוצות

פעולה תקינה של ה־LED תלויה מאוד בטמפרטורה שבה היא נמצאת, דבר שמהווה את אחד מחסרונותיה.

בטמפרטורה גבוהה מדי, אורך חיי ה-LED מתקצר והבהירות יורדת. עם זאת בטמפרטורה נמוכה מאוד, עוצמת הבהירות של ה-LED עולה ואורך החיים גדל. ניתן לנצל יתרון זה להתקנת תאורת LED במקררים ובמקפיאים.

יתרונות בשימוש ב־LED

• ספקטרום האור הנפלט על ידי ה־LED הוא צר, ולכן אין צורך במסננים נוספים על מנת לקבל ספקטרום ספציפי. יתרון זה משמעותי במיוחד בשימוש כמו ברמזורים, אורות במה ופנסי בלימה ואיתות ברכב.
• עמידות מכנית למכות, זעזועים, בניגוד לנורות רגילות.
• אורך חיים - בין 35,000 ל-50,000 שעות עבודה. לשם השוואה, אורך חיי מנורת פלורסנט הוא 10,000-15,000 שעות, ונורת להט רגילה הוא 2,500-4,500.
• ה-LED אינו חדל מלפעול באופן חד ופתאומי כמו נורת להט, אלא מספק פחות ופחות אור לאורך זמן.
• נצילות גבוהה.
• התחממות גבוהה ביחס לגודלו אך אינה משמעותית במגע.
• הזמן הדרוש להביא את ה־LED להארה יכול להגיע למיקרו שניות. לשם השוואה, לנורת להט דרוש זמן של עשירית שנייה, ולנורה פלאורוסנטית דרוש זמן של חצי שנייה.
• כיוון שהספקטרום שלו צר סרט, ה-LED נוח בשימושים צבאיים מכיוון שהוא לא נראה באמצעים מגבירי אור כוכבים.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא דיודה פולטת אור בוויקישיתוף

• דרור פיקסלר, ‏הדלקת נורות לֵד (LED) בשבת, המעיין ניסן תשע"א