דיודה פולטת אור

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
דיודות אור בשלושת הצבעים הבסיסיים

דיודה פולטת אור (LED - Light-Emitting Diode) היא דיודה אשר בעת מעבר זרם חשמלי דרכה פולטת אור בספקטרום צר. דיודות מסוג זה הן הרכיב העיקרי בנורות לד, והן נמצאות גם בטלפונים סלולריים, בצגי טלוויזיה וצגי מחשב מסוימים, ובמכשירים אחרים.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-1957 דיווח רובין בראונסטין (Rubin Braunstein), עובד RCA, על גילוי פליטת אור אינפרא אדום ממוליך למחצה מסוג גליום ארסניד.

ב-1962 רשמו שני חוקרים מחברת טקסס אינסטרומנטס פטנט על פיתוח דיודה פולטת אור אינפרא-אדום, שהתבססה על התרכובת. דיודות פולטות אור בספקטרום אינפרא אדום משמשות עד היום בהתקני שלט-רחוק. באותה שנה פותחה דיודה הפולטת אור אדום, וב-1972 דיודה הפולטת אור צהוב. הייצור שלהן החל בשנות השישים, בתחילה בצבע אדום, ובמחיר יחסי גבוה. דיודות אלו פלטו אור חלש יחסית, שהתאים בעיקר לשימוש כנורות בקרה וחיווי למכשור חשמלי, שעונים ומכשירים אחרים, אך לא לתאורה. בהמשך פותחו גם דיודות אור בצבעים אחרים, ומחירן הוזל מאוד.

עד שנות התשעים ניתן היה לייצר נורות במגוון צבעים, למעט כחול ולבן. כיום, עם ההתפתחות הטכנולוגית, ניתן לייצר LED שיפלטו אור בצבעי התחום הנראה, בתחום התת-אדום ובתחום העל-סגול.

פיתוח דיודת אור בצבע כחול בבהירות גבוהה ביפן בתחילת שנות התשעים על ידי שוג'י נאקאמורה, הירושי אמאנו, ואיסאמו אקסאקי, הביא לקראת סוף העשור לפיתוח של דיודות פולטות-אור לבן ("WLED") בעוצמה מספקת כדי לשמש לתאורה, ולייצור של נורות לד שיחליפו את נורות הליבון הוותיקות. היתרונות העיקריים של נורות אלה הם ניצולת האנרגיה הגבוהה ואורך חיים משוער שיכול להגיע ל-60,000 שעות פעולה.

על פיתוח הטכנולוגיה שאפשרה ייצור נורות לד בצבע כחול זכו שלושת המפתחים בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2014.‏[1]

עקרון הפעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

דיודות פולטות אור מסוגים שונים

ה-LED היא דיודה בעלת תכונות ייחודיות. בדומה לדיודה רגילה, הדיודה פולטת האור כוללת מוליך למחצה, שייחודו בפליטת אור לא קוהרנטי. ספקטרום האור נקבע בהתאם לתרכובת המוליך למחצה. המוליך למחצה שבדיודה עבר 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.

שימושים ב־LED[עריכת קוד מקור | עריכה]

דיודות פולטות אור הן הרכיב העיקרי בנורות לד.

רמזור מופעל בתאורת LED
פנסי LED של מכונית אאודי A4

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • 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 נורת פלואורסצנט הוא 15,000-10,000 שעות, ונורת להט רגילה הוא 4,500-2,500 שעות.
  • 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא דיודה פולטת אור בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]