صمام ثنائي باعث للضوء
| ملف:RBG-LED.jpg أحمر، أخضر وأزرق صمّام ثنائي باعث للضوء من نوع 5 مم | |
| النوع | فعّال، الأوتوترونكس |
|---|---|
| مبدأ العمل | التألق الكهربي |
| المخترع | نيك هولنياك (1962) |
| الرّمز الإلكتروني | |
| ملف:LED symbol.svg | |
| إعداد الدبوس | المصعد والمهبط |
الصمام الثنائي الباعث للضوء (بالإنجليزية: Light-Emitting Diode واختصاراً: LED) هو مصدر ضوئي مصنوع من مواد أشباه الموصلات تبعث الضوء حينما يمر خلاله تيار كهربائي.
ابتكاره وتطويره
يرجع تطويره إلى ستينات القرن العشرين عند اكتشاف أشباه الموصلات. في البدء كان يبعث ضوءا واحدا ضعيفا، لكن مع الوقت أمكن تطويره لبعث الثلاثة ألوان الأساسية، الأحمر والأزرق والأصفر. وكثيرا ما يـُستعمل في اللوحات الكبيرة المنيرة وغيرها.وأصبح لها طاقة كبيرة على إصدار ضوء ناصع باستهلاك قليل. بدأ نيك هولنياك ابتكاره على إثر اختراع أنصاف الموصلات التي ازداد استعمالها في النصف الثاني من القرن الماضي في الحاسوب. ونال بسبب هذا الاختراع جائزة الألفية للتكنلوجيا في سنة 2006.
طريقة عمله
يتكون الصمام الثنائي الباعث للضوء من مصعد و مهبط لتوصيل التيار الكهربائي يكونان منفصلان (انظر الصورة) .يشكل المهبط في هيئة حفرة تركز الضوء الصادر وملتحم في قاعها بلورة المادة شبه الموصلة ، تبعث الطبقة الوسطية لالتحام البلورة بمادة المهبط ضوءا عند توصيلها بمصدر كهربائي ، فيصلها التيار الكهربائي عن طريق سلك wire bond يوصل بين البلورة والمصعد .
يثير التيار الكهربائي الذرات في شبه الموصل فتشغل بعض إلكتروناتها مستوى طاقة عالي في الذرة. في الثنائي الضوئي تقفز متأثرة بالتيار الكهربائي إلكترونات الذرة من مستوى طاقة عالي إلى مستوي طاقة منخفضة ، فيصدر الإلكترون فارق الطاقة بين الحالتين على هيئة فوتون ، أي شعاع ضوء ذو تردد محدد وبالتالي له طول موجة ولون محددة. وباختيار مادة الثنائي يمكن الحصول على لون الضوء الصادر المطلوب . وهذا يتعلق باختيار المادة المناسبة وكذلك اختيار مستويي الطاقة الذريين (المدارين المعنيين في الذرة ) الذي يقفز الإلكترون من أحدهما إلى المستوي الآخر المنخفض . فهذا الفارق في طاقة المستويين يحدد طاقة الفوتون الذي يطلقه الإلكترون عند قفزته يتميز بطول موجة معينة وبالتالي بلون معين للشعاع.
ميزاته
له ميزات كثيره يتفوق بها عن الوسائل المعتادة للإضاءة. فاستهلاكه للقدرة الكهربائية قليل، فيُمْكِن تشغيله ببطاريات صغيرة، وعمره طويل ، ويتحمل الصدمات، وصغير الحجم (فهو لايزيد عن 5 ملليمتر في مقاييسه). إلا أنه مايزال باهظ الثمن نسبياً، كما أنه يحتاج إلى مصدر كهربائي ذو تيار ثابت وأنظمة لتشتيت الحرارة المنبعثة منه.
- توجد منه أنواع صغيرة تصدر الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء وتستخدم في أجهزة التحكم عن بعد مثلما في التلفزيونات وأجهزة التسجيل دي في دي.
- تحسن أداء الصمامات الثناية المضيئة في السنوات الأخيرة بحيث كثر استخدامها في السيارات ، فبينما كان استخدامها في الماضي ينقصر فقط على استخدام اللمبات الصغيرة على لوحات مقصورة السيارة ، ازدادت قدرتها بحيث تستخدم في مصابيح السيارة لإضاءة الطريق والإضاءة البعيدة، وذلك عن طريق تجميع عدد كبير منها في حزمة مع استخدام عدسات تركيز الضوء.
- ميزة الصمامات الثناية المضيئة أنها تحول 20 % من الطاقة الكهربائية إلى ضوء بالمقارنة باللمبات العادية ذات فتيل سلكي فهي تحول 4% فقط من الكهرباء إلى ضوء والباقي يتشتت كحرارة.
تطويره مستقبلياً
كل تلك الميزات أفسحت المجال لاستخدامه في مجالات لا تستطيع وسائل الإضاءة التقليدية القيام بها، وعلى الأخص تلك التطبيقات القائمة على مصادر صغيرة للطاقة. كما تجرى بحوث بغرض توجيه الأشعة الصادرة مما يوفر مستقبلا جزء الإضاءة الضائع وخصوصا عند استخدامه في إضاءة الشوارع ، فما ينبعث من الضوء إلى أعلى يعتبر ضائعا. وقد بدأت بعض الدول الأوروبية فعلا في استخدامه لإضاءة الشوارع . وعلى الرغم من ارتفاع ثمنه نسبيا فتـُجرى البحوث في تطويره ليقوم بوظائف خاصة بجانب الإضاءة، ومايزال طريق تطويره مفتوحاً.
دائرة الثنائي باعث الضوء
توجد دوائر خاصة تستخدم لإضاءة الصمام الثنائي. وتتألف من عنصرين بجانبه موصولان في تسلسل؛ مصدر جهد، ومفتاح لفتح الدائرة (مؤدّياً لإظلام الثنائي) أو إغلاقها (مؤدّياً لإضاءة الثنائي). ويمكن توصيله بجهاز تحكم فيضيئ وينطفئ بطريقة دورية. تستخدم منه أعدادا كثيرة مختلفة الألوان في شاشات الإعلان.
أنواعه
صور لاستخداماته
-
ساعتان رقميتان
-
مصابيح الدراجات
-
تعليمات في محطة قطار طوكيو
-
إضاءة الشوارع
-
تشكيل المصباح الثنائي في هيئة لمبة هالوجين.
-
ضوء خلفية السيارة
-
أشارة مرور
-
إضاءة سيارة الإسعاف
انظر أيضاً
- إلكترونيات
- شاشات الإظهار
- صمام ثنائي
- صمام ثلاثي
- ثنائي زينير
- مكشاف ضوئي
- ضوء
- صمام تضخيم ضوئي
- مرشح أشعة فوق البنفسجية
- مرشح التداخل
وصلات خارجية
bg:Светодиод bn:লাইট এমিটিং ডায়োড bs:Svjetleća dioda ca:Díode emissor de llum cs:LED cy:Deuod allyrru golau da:Lysdiode de:Leuchtdiode el:Δίοδος Εκπομπής Φωτός Light-emitting diode]] eo:Lum-eliganta diodo es:Led et:Valgusdiood eu:LED fa:الایدی fi:LED fr:Diode électroluminescente frr:Jåchtdioode gl:LED he:דיודה פולטת אור hi:प्रकाश उत्सर्जक डायोड hr:Svjetleća dioda hu:Világító dióda id:Diode pancaran cahaya is:Ljóstvistur it:LED ja:発光ダイオード ka:მანათობელი დიოდები ko:발광 다이오드 lt:Šviesos diodas mk:Светлечка диода ml:ലൈറ്റ് എമിറ്റിങ്ങ് ഡയോഡ് mr:एलईडी ms:Diod pemancar cahaya nl:Led nn:Lysdiode no:Lysdiode pl:Dioda elektroluminescencyjna pnb:چانن والا ڈائیوڈ pt:Diodo emissor de luz ro:LED ru:Светодиод si:ආලෝක විමෝචක දියෝඩය simple:Light-emitting diode sk:Luminiscenčná dióda sl:Svetleča dioda sr:Светлећа диода sv:Lysdiod ta:ஒளிகாலும் இருமுனையம் th:ไดโอดเปล่งแสง tl:Duhandas na nagsasaboy ng liwanag tr:LED uk:Світлодіод vi:LED zh:發光二極管
.svg){kind=link}
