Ha csak kettessel bukdácsolt az ember az iskolában a természettudományi tárgyakból, és inkább szépirodalmat bújta Ötvös professzor tanításai helyett, valószínűleg akkor is elgondolkodott azon, hogy mi is az a LED? Mi világít távirányítónk elején, és mi ez a szerkezet, mely akaratunknak engedelmeskedve, megzabolázza a tévékészülékünk?
Light-emitting
diode: világító dióda, azaz LED.
Sokszor
halljuk, használjuk a hétköznapi életben; tudjuk, hogy ez egy kis csinos,
karcsú lámpa, ami (pulzáló) fényt bocsát ki; és persze látjuk az üzletekben,
kapni lehet bármelyiket, bármilyen mennyiségben, bármihez, amibe valaha LED-et
terveztek az okosok.
De
mi a LED? Ha megkérdeznénk egy technika-őrült szakközepes srácot, gond nélkül
rávágná a választ. Ha megkérdeznénk egy harmincas éveiben járó, naponta
legalább egy-két órát tévéző, dévédéző apukát, nem biztos, hogy egy érettségin
is elfogadható leírással örvendeztetne meg minket.
"Az
az izé, ami ottan világít, tudod.. A kapcsolómon..."
Infravöröstől az
ultraibolyáig
Az
angol nevéből származó rövidítés, azaz a LED valójában egy félvezető anyagból
készült fényforrás; világító dióda, amely a félvezető anyag összetételétől,
ötvözőitől függő fényt bocsát ki magából.
A
fény spektruma az infravöröstől az ultraibolyáig terjed. Az infravörös sugárzás
(és kapcsolóink nagyrészt ezt használják) egy elektromágneses sugárzás, melynek
nagyobb a hullámhossza, mint a látható fénynek, de kisebb, mint a
mikrohullámnak és a rádióhullámoknak. Az ultraibolya-, azaz UV-sugárzás a
látható fénynél kisebb,de a röntgensugárzásnál nagyobb elektromágneses
sugárzás; azaz ibolyán túli.
A
különböző színű, méretű, formájú LED-ek spektruma tehát e két sugárzás közé
esik. Nagy ügy, gondolnánk, de ez nekünk miért jó? Mindjárt az is kiderül...
Egy kis história
A
LED-technika alapjául is szolgáló, elsőre kicsit bonyolultnak hangzó
elektrolumineszcenciát már 1907-ben felfedezte a brit H.J. Round. Ennek az
optikai és elektromos jelenségnek az a lényege, hogy egy anyag elektromos áram
vagy elektromos tér hatására fény bocsát ki; a jelenség maga az anyagban,
főként félvezetőkben lévő elektronok és lyukak radiatív rekombinációjának
következménye.
Az
első, még kezdetleges LED-et az orosz Oleg Loseb fejlesztette ki 1927-ben, de
az elkövetkező évszázadokban szinte semennyire nem terjedt el a technológia.
Amikor
1955-ben Rubin Braunstein, a Radio Corporation of America kutatója felfedezte a
gallium-arzenid és egyéb félvezető-ötvözetek infravörös emisszióját, már más
volt a helyzet. Hat évvel később a Texas Instruments kutatói ugyanis elérték,
hogy elektromos áram hatására a gallium-arzenid nem látható, az infravörös
tartományba eső fényt bocsásson ki; ennek nyomán a két kutató, Bob Briars és
Gary Pittman szabadalmaztatta a LED-et, amit a gyakorlatba a General Electric
Company ültetett.
És lőn a fény...
A
LED-ek előnye többek között az, hogy a kimeneti fény előállításához alacsony
áram és feszültség szükséges, emellett pedig nagy a kapcsolási sebesség, kis
helyen is elfér, nagy az élettartamuk és ütésállók.
Ezek
a tulajdonságok pedig igencsak előnyösek a férfiember kezébe kerülő kapcsolóhoz
(főleg az ütésállóság és az élettartam).
Ez
azonban még mindig csak a felszín. Mitől lesz fény a LED-ben?
Egyszerű(nek
tűnik): a diódára adott áramforrás a dióda anyagában lévő atomok elektronjait
gerjeszti, ettől azok nagyobb energiaszintű elektronpályára lépnek, majd
visszatérnek eredeti energiaszintjükre. S ekkor: fotonokat bocsátanak ki.
Nagyobb feszültség hatására nagyobb a kisugárzott fotonok mennyisége is.
Sugárzás
csak úgy jöhet létre, ha az elektronok átkerülnek a nagyenergiájú vezetési
sávból a kisebb energiájú vegyértéksávba; a sugárzás pedig hullámhossztól függő
fény formájában jelentkezik. A legnagyobb hatásfokkal az infravörös fénydióda
bír.
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/UMPoifERrNs" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
Tulajdonságok
Az
infravörös technikán alapuló távirányítóknál is megfigyelhettük, hogy
akárhonnan nem irányíthatjuk a készülékünket: célszerű, ha nagyjából a tévé
felé tartjuk a kapcsolót. Ezt úgy is nevezhetjük: az irányítani szándékozott
készüléknek és az irányító berendezésnek látniuk kell egymást.
A
LED-eknél legfeljebb 120 fok a szórás, tehát nem a gömb karakterisztika mentén
szórják fényüket. Ez nemcsak a távirányítók világában fontos dolog: a diódákat
ugyanis világítóeszközként is használják, és a fentebb említett tulajdonság
miatt egy izzós spot és egy LED-es spot fénye között komoly eltérés van akkor
is, ha a kettő egyenlő fényteljesítményű.
Ráadásul
az izzólámpa egyen- vagy váltóáramú feszültséggenerátorról is üzemeltethető; a
LED ezzel szemben csak egyenáramú áramgenerátorról működtethető, és
párhuzamosan nem kapcsolható.
Most,
hogy nagyjából és egy pici konyhanyelves eszköz segítségével, de megismertük a
LED-et, bátran tekinthetünk kapcsolónk orra irányába, mert ismerjük annak a kis
piros, világító pöcöknek a titkait.
Ha
az asszony kérdezi, elmondjuk; ha a gyerekek tanulni szeretnének tőlünk,
elkápráztatjuk őket, de egy dologra azért figyeljünk: ne használjuk a LED-izzó
kifejezést, az ugyanis nem helyes, hiszen a LED és az izzólámpa alapvetően különböző
alkatrész.
Nehogy
egy ilyen hiba után a tech-őrült tízéves fiunk javítson ki bennünket, mert az
rosszat tehet a renoménknak.