LED ਕੀ ਹੈ?

LED کیا ہے؟

LED کی تعریف

ایک لائٹ ایمٹنگ ڈائود (LED) وہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جس میں برقی کرنٹ کے گزر جانے پر روشنی نکلتی ہے۔پرانی LED ٹیکنالوجیوں میں گیلیئم آرسینائڈ فاسفائڈ (GaAsP)، گیلیئم فاسفائڈ (GaP) اور الومینیم گیلیئم آرسینائڈ (AlGaAs) استعمال کیا جاتا تھا۔LEDs کو دیکھنے والی روشنی الیکٹرولومینیسنس کے ذریعے پیدا ہوتی ہے، جب مستقیم کرنٹ کسی ڈوپ کردہ کریسٹل کے ساتھ PN جنکشن کے ذریعے گزرتا ہے۔

ڈوپنگ کا معنی یہ ہے کہ دائرہ محاذ کے کالم III اور V کے عناصر شامل کرنا ہے۔ جب فاروارڈ بائیسد کرنٹ (IF) سے توانائی حاصل ہوتی ہے تو p-n جنکشن کی جانب سے ایک طول موج پیدا ہوتی ہے جو سرگرم علاقے (Eg) کے توانائی کے فاصلے سے تعین کی جاتی ہے۔

لائٹ ایمٹنگ ڈائود (LED) کا کام

جب فاروارڈ بائیسد کرنٹ IF ڈائود کے p-n جنکشن کے ذریعے گزرتا ہے تو کمیتی الیکٹران p-علاقے میں داخل ہوتے ہیں اور متعلقہ کمیتی الیکٹران n-علاقے میں داخل ہوتے ہیں۔ p-علاقے میں الیکٹرون-ہول ریکمبینیشن کی وجہ سے فوٹون کی خارج شدگی ہوتی ہے۔

طاقت کی تبدیلی کے دوران توانائی کے فاصلے کے درمیان، جسے ریڈیئٹو ریکمبینیشن کہا جاتا ہے، فوٹون (یعنی روشنی) پیدا ہوتے ہیں، جبکہ شنٹ توانائی کے دوران، جسے غیر ریڈیئٹو ریکمبینیشن کہا جاتا ہے، فونون (یعنی گرمی) پیدا ہوتے ہیں۔ مختلف پیک ویولینگ کے لیے عام AlInGaP LEDs اور InGaN LEDs کی روشنی کی کارکردگی کو نیچے دی گئی جدول میں دکھایا گیا ہے۔

LED کی کارکردگی کو جنکشن پر پیدا ہونے والی روشنی اور کریسٹل سے باہر نکلنے والی روشنی کی دوبارہ جذب کے نقصانات کے ذریعے متاثر کیا جاتا ہے۔ زیادہ تر سیمی کنڈکٹرز کی زیادہ انکساری شاخص کی وجہ سے، بہت سی روشنی کریسٹل میں واپس منعکس ہوتی ہے، جس کی شدت کم ہو جاتی ہے قبل از یہ باہر نکل سکے۔ اس کارکردگی کو اس قابل مشاہدہ نمایاں توانائی کے اعتبار سے ظاہر کیا جاتا ہے جسے بیرونی کارکردگی کہا جاتا ہے۔

الیکٹرولومینیسنس کا پہلا مشاہدہ 1923 میں طبیعی طور پر موجود جنکشنوں میں کیا گیا تھا، لیکن اس وقت یہ عمل غیر ممکن تھا کیونکہ یہ برقی توانائی کو روشنی میں تبدیل کرنے کی کم کارکردگی کا حامل تھا۔ لیکن، آج کارکردگی میں کافی اضافہ ہوا ہے اور LEDs کو صرف سائنلز، انڈیکیٹرز، سائن بورڈز اور ڈسپلے کے علاوہ اندر کی روشنی کے اطلاقیات اور سڑک کی روشنی کے اطلاقیات میں بھی استعمال کیا جاتا ہے۔

LED کا رنگ

LED ڈیوائس کا رنگ نمایاں طور پر نکلنے والے طول موج λd (nm میں) کے اعتبار سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ AlInGaP LEDs کریم (626 to 630 nm)، ریڈ-اورنج (615 to 621 nm)، اوئنجز (605 nm)، اور امبر (590 to 592 nm) کے رنگ پیدا کرتے ہیں۔ InGaN LEDs سبز (525 nm)، بلیو گرین (498 to 505 nm)، اور نیلے (470 nm) کے رنگ پیدا کرتے ہیں۔ AlInGaP LEDs کا رنگ اور فاروارڈ ولٹیج LED p-n جنکشن کی درجہ حرارت پر منحصر ہے۔

جب LED p-n جنکشن کی درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے تو روشنی کی شدت کم ہو جاتی ہے، نمایاں طول موج لمبے طول موج کی طرف منتقل ہوتا ہے، اور فاروارڈ ولٹیج کم ہو جاتا ہے۔ InGaN LEDs کی روشنی کی شدت کا -20°C سے 80°C تک کے آپریٹنگ درجہ حرارت کے ساتھ تغیر کم ہوتا ہے (لگ بھگ 10%)۔ لیکن، InGaN LEDs کا نمایاں طول موج LED ڈرائیو کرنٹ کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے؛ جب LED ڈرائیو کرنٹ میں اضافہ ہوتا ہے تو نمایاں طول موج کم طول موج کی طرف منتقل ہوتا ہے۔

اگر آپ کسی الیکٹرانکس پروجیکٹ کے لیے رنگین LEDs کا استعمال کرنا چاہتے ہیں، تو بہترین Arduino شروعاتی کٹس میں مختلف رنگوں کے LEDs شامل ہوتے ہیں۔

ڈائمنگ

LEDs کو ڈرائیو کرنٹ کو کم کرتے ہوئے ان کی ریٹڈ روشنی کی 10% تک ڈائمنگ کیا جا سکتا ہے۔ LEDs عام طور پر پلز وڈتھ مودیولیشن کی تکنیک کے ذریعے ڈائمنگ کیے جاتے ہیں۔

معتمدگی

LED کی لمبائی کے لیے زیادہ سے زیادہ جنکشن کی درجہ حرارت (TJMAX) کا اہمیت ہوتی ہے۔ اس درجہ حرارت کو پار کرنا عام طور پر انکپسولڈ ڈیوائس کو نقصان پہنچاتا ہے۔ LED کی عمر کو میانہ وقت درمیان کشتوں (MTBF) کے ذریعے ناپا جاتا ہے، جس کا حساب کتاب کرنے کے لیے کئی LEDs کو معمولی کرنٹ اور درجہ حرارت پر ٹیسٹ کیا جاتا ہے تاکہ نصف فیل ہو جائیں۔

سفید LEDs

سفید LEDs کو اب دو طریقوں سے بنایا جا رہا ہے: پہلے طریقے میں لाल، سبز، اور نیلے LED چپس کو ایک ہی پیکیج میں ملایا جاتا ہے تاکہ سفید روشنی پیدا ہو سکے؛ دوسرے طریقے میں فوسفوریسنس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ LED چپ کے گرد کیپسولڈ ایپوکسی میں موجود فوسفور کو InGaN LED ڈیوائس سے کم طول موج کی توانائی کے ذریعے فعال کیا جاتا ہے۔

روشنی کی کارکردگی

LED کی روشنی کی کارکردگی کو ایمیٹڈ روشنی کی شدت (lm میں) کے لحاظ سے برقی طاقت (W میں) کے استعمال کے ذریعے تعریف کیا جاتا ہے۔ نیلا LED کی درجہ بندی کی داخلی کارکردگی کا اندازہ 75 lm/W ہے؛ لال LEDs کا لگ بھگ 155 lm/W؛ اور امبر LEDs کا 500 lm/W۔ داخلی جذب کے نقصانات کو مد نظر رکھتے ہوئے، روشنی کی کارکردگی کا اندازہ امبر اور سبز LEDs کے لیے 20 سے 25 lm/W کے درمیان ہوتا ہے۔ اس کارکردگی کی تعریف کو بیرونی کارکردگی کہا جاتا ہے اور یہ عام طور پر دیگر روشنی کے ماخذ کے لیے استعمال کی جانے والی کارکردگی کی تعریف کے مطابق ہوتی ہے۔