LED क्या है?

LED क्या है?

LED की परिभाषा

एक लाइट एमिटिंग डायोड (LED) एक अर्धचालक उपकरण है जो जब इसमें विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो प्रकाश उत्सर्जित करता है।पुराने LED तकनीकों में गैलियम आर्सेनाइड फास्फाइड (GaAsP), गैलियम फास्फाइड (GaP), और अल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) का उपयोग किया जाता था।LEDs द्वारा दिखाई देने वाला प्रकाश इलेक्ट्रोल्यूमिनेसन प्रभाव से उत्पन्न होता है, जो जब सीधी धारा (DC) एक PN जंक्शन वाले डोप किए गए क्रिस्टल से गुजरती है तो होता है।

डोपिंग में आवर्त सारणी के III और V स्तंभ से तत्वों को जोड़ा जाता है। जब एक फॉरवर्ड बायस्ड धारा (IF) से ऊर्जित किया जाता है, तो p-n जंक्शन एक तत्व क्षेत्र (Eg) द्वारा निर्धारित तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करता है।

लाइट एमिटिंग डायोड (LED) का काम

जब डायोड के p-n जंक्शन से फॉरवर्ड बायस्ड धारा IF लगाई जाती है, तो अल्पसंख्यक कैरियर इलेक्ट्रॉन p-क्षेत्र में और संबंधित अल्पसंख्यक कैरियर इलेक्ट्रॉन n-क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। p-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-होल रीकंबिनेशन के कारण फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

ऊर्जा के गुजरने पर ऊर्जा अंतराल के पार इलेक्ट्रॉन ऊर्जा संक्रमण, जिन्हें रेडियेटिव रीकंबिनेशन कहा जाता है, फोटॉन (अर्थात् प्रकाश) उत्पन्न करते हैं, जबकि शंट ऊर्जा संक्रमण, जिन्हें नॉन-रेडियेटिव रीकंबिनेशन कहा जाता है, फोनॉन (अर्थात् गर्मी) उत्पन्न करते हैं। विभिन्न चरम तरंगदैर्ध्यों के लिए आम AlInGaP LEDs और InGaN LEDs की प्रकाशिक दक्षता नीचे दिए गए तालिका में दिखाई गई है।

LED दक्षता जंक्शन पर उत्पन्न प्रकाश और क्रिस्टल से बाहर निकलने वाले प्रकाश के लॉस से प्रभावित होती है। अधिकांश अर्धचालकों के उच्च अपवर्तन गुणांक के कारण, बहुत सारा प्रकाश क्रिस्टल में वापस परावर्तित हो जाता है, जिससे इसकी तीव्रता कम हो जाती है जब तक यह बाहर निकलने से पहले नहीं होता। इस अंतिम मापनीय दृश्य ऊर्जा के संदर्भ में व्यक्त की गई दक्षता को बाह्य दक्षता कहा जाता है।

इलेक्ट्रोल्यूमिनेसन का घटना 1923 में प्राकृतिक रूप से होने वाले जंक्शनों में देखी गई थी, लेकिन उस समय यह अप्रायोगिक था क्योंकि इसकी प्रकाशिक दक्षता विद्युत ऊर्जा को प्रकाश में परिवर्तित करने में कम थी। लेकिन, आज दक्षता में बहुत बढ़ोतरी हुई है और LEDs का उपयोग सिग्नल, इंडिकेटर, साइन और डिस्प्ले न केवल इंडॉर लाइटिंग एप्लिकेशन में बल्कि सड़क लाइटिंग एप्लिकेशन में भी किया जाता है।

LED का रंग

एक LED उपकरण का रंग उसके उत्सर्जित प्रमुख तरंगदैर्ध्य, λd (nm में) के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। AlInGaP LEDs लाल (626 से 630 nm), लाल-नारंगी (615 से 621 nm), नारंगी (605 nm), और अंबर (590 से 592 nm) रंग उत्पन्न करते हैं। InGaN LEDs हरा (525 nm), नीला-हरा (498 से 505 nm), और नीला (470 nm) रंग उत्पन्न करते हैं। AlInGaP LEDs का रंग और फॉरवर्ड वोल्टेज LED p-n जंक्शन के तापमान पर निर्भर करता है।

जब LED p-n जंक्शन का तापमान बढ़ता है, तो प्रकाशिक तीव्रता कम हो जाती है, प्रमुख तरंगदैर्ध्य लंबे तरंगदैर्ध्य की ओर स्थानांतरित होता है, और फॉरवर्ड वोल्टेज गिर जाता है। InGaN LEDs की प्रकाशिक तीव्रता का ऑपरेटिंग वातावरण तापमान के साथ छोटा भिन्नार (लगभग 10%) -20°C से 80°C तक होता है। हालांकि, InGaN LEDs का प्रमुख तरंगदैर्ध्य LED ड्राइव धारा के साथ बदलता है; जैसे-जैसे LED ड्राइव धारा बढ़ती है, प्रमुख तरंगदैर्ध्य छोटे तरंगदैर्ध्य की ओर स्थानांतरित होता है।

यदि आप एक इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजना के लिए रंगीन LEDs का उपयोग करना चाहते हैं, तो सर्वोत्तम Arduino स्टार्टर किट्स में विभिन्न रंगों की LEDs शामिल होती हैं।

डिमिंग

LEDs को ड्राइव धारा को कम करके उनकी रेटेड प्रकाशिक तीव्रता का 10% दिया जा सकता है। LEDs को सामान्यतया पल्स विस्तार मॉडुलेशन तकनीकों का उपयोग करके डिम किया जाता है।

सुरक्षा

अधिकतम जंक्शन तापमान (TJMAX) LED की लंबाई के लिए महत्वपूर्ण है। इस तापमान को पार करने से आम तौर पर एनकैप्सुलेटेड उपकरण को नुकसान होता है। LED की लंबाई माध्य फेलर बीच के समय (MTBF) द्वारा मापी जाती है, जो अनेक LEDs को मानक धारा और तापमान पर परीक्षण करके आधा फेल होने तक गणना की जाती है।

सफेद LEDs

सफेद LEDs अब दो तरीकों से बनाए जा रहे हैं: पहले तरीके में लाल, हरा, और नीला LED चिप्स एक ही पैकेज में जोड़े जाते हैं ताकि सफेद प्रकाश उत्पन्न हो सके; दूसरे तरीके में फोस्फोरेसन का उपयोग किया जाता है। फोस्फोर में फ्लोरेसन्स InGaN LED उपकरण से छोटे तरंगदैर्ध्य ऊर्जा से सक्रिय होता है, जो LED चिप के चारों ओर एपोक्सी में एनकैप्सुलेटेड होता है।

प्रकाशिक दक्षता

LED की प्रकाशिक दक्षता इसके द्वारा उत्सर्जित प्रकाशिक प्रवाह (lm में) प्रति इकाई विद्युत ऊर्जा (W में) के उपभोग के रूप में परिभाषित की जाती है। नीले LEDs की रेटेड आंतरिक दक्षता लगभग 75 lm/W; लाल LEDs, लगभग 155 lm/W; और अंबर LEDs, 500 lm/W की होती है। आंतरिक री-अब्सोर्शन के कारण होने वाले लॉसों को ध्यान में रखते हुए, प्रकाशिक दक्षता अंबर और हरे LEDs के लिए लगभग 20 से 25 lm/W की होती है। इस दक्षता की परिभाषा को बाह्य दक्षता कहा जाता है और यह अन्य प्रकाश स्रोत प्रकारों के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली दक्षता की परिभाषा के समान है।