LED کیا ہے؟

LED کیا ہے؟

LED کی تعریف

ایک لائٹ ایمٹنگ ڈائود (LED) ایک سیمی کانڈکٹر ڈیوائس ہے جس سے بجلی کا کرنٹ گذرتے ہوئے روشنی نکلتی ہے۔پرانی LED ٹیکنالوجی میں گیلیم آرسینائیڈ فاسفائڈ (GaAsP)، گیلیم فاسفائڈ (GaP) اور الومینیم گیلیم آرسینائیڈ (AlGaAs) استعمال ہوتے تھے۔LEDs پی این جنکشن والے ڈوپ شدہ کریستل سے گزرنے والے ڈائریکٹ کرنٹ کے ذریعے الیکٹرولومینیسنس کے اثر کے ذریعے قابل دید روشنی پیدا کرتے ہیں۔

ڈوپنگ میں کے ٹیبل کے کالم III اور V سے عنصر شامل کیے جاتے ہیں۔ جب آگے کی طرف متوازن کرنٹ (IF) سے انرجائز ہوتا ہے، تو پی-این جنکشن کی روشنی کی لمبائی کو ایکٹو ریجن کے انرجی گیپ (Eg) کے ذریعے تعین کیا جاتا ہے۔

لائٹ ایمٹنگ ڈائود (LED) کا کام

جب آگے کی طرف متوازن کرنٹ IF کو ڈائود کے پی-این جنکشن سے گذرایا جاتا ہے، تو ناقص کیریئر الیکٹرانز کو پی-ریجن میں اور متناسب ناقص کیریئر الیکٹرانز کو این-ریجن میں داخل کیا جاتا ہے۔ پی-ریجن میں الیکٹران-ہول ریکمبائنیشن کے باعث فوٹون کی خارج ہوتی ہے۔

انرجی گیپ پر الیکٹران کی تبدیلی کو ریڈیئٹو ریکمبائنیشن کہا جاتا ہے جس سے فوٹون (یعنی روشنی) پیدا ہوتا ہے، جبکہ شنٹ انرجی تبدیلی کو نن-ریڈیئٹو ریکمبائنیشن کہا جاتا ہے جس سے فونون (یعنی گرمی) پیدا ہوتا ہے۔ 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 کریستل سے باہر نکلنے والی روشنی کی واپسی کی نقصانات سے متاثر کیا جاتا ہے۔ زیادہ تر سیمی کانڈکٹرز کے عالیہ غیر مرکزیت کی وجہ سے زیادہ تر روشنی کریستل میں واپس جاتی ہے، جس سے اس کی شدت کم ہو جاتی ہے۔ اس کارکردگی کو انتہائی قابل قیاس قابل دید توانائی کے حوالے سے بیان کیا جاتا ہے جسے بیرونی کارکردگی کہا جاتا ہے۔

الیکٹرولومینیسنس کا پہلا مشاہدہ 1923 میں طبیعتی طور پر موجود جنکشنز میں کیا گیا تھا، لیکن اس وقت یہ بجلی کو روشنی میں تبدیل کرنے کی کم کارکردگی کی وجہ سے عملی نہیں تھا۔ لیکن، آج کارکردگی میں قابل توجه اضافہ ہو چکا ہے اور LEDs صرف سگنلز، انڈیکیٹرز، نشانات اور ڈسپلے کے علاوہ اندر کے روشنی کے ایپلیکیشنز اور سڑک کے روشنی کے ایپلیکیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔

LED کا رنگ

LED ڈیوائس کا رنگ اعلیٰ تابندگی کی لمبائی λd (nm میں) کے حوالے سے بیان کیا جاتا ہے۔ AlInGaP LEDs سرخ (626 سے 630 nm)، سرخ-نارنج (615 سے 621 nm)، نارنج (605 nm) اور امبر (590 سے 592 nm) کے رنگ پیدا کرتے ہیں۔ InGaN LEDs سبز (525 nm)، نیلے سبز (498 سے 505 nm) اور نیلا (470 nm) کے رنگ پیدا کرتے ہیں۔ AlInGaP LEDs کا رنگ اور آگے کی طرف ولٹیج LED پی-این جنکشن کی درجہ حرارت پر منحصر ہے۔

جب LED پی-این جنکشن کی درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے، تو روشنی کی شدت کم ہو جاتی ہے، اعلیٰ تابندگی کی لمبائی طویل لمبائی کی جانب منتقل ہوتی ہے، اور آگے کی طرف ولٹیج گر جاتی ہے۔ InGaN LEDs کی روشنی کی شدت کا آپریٹنگ ماحولی درجہ حرارت کے ساتھ تغیر -20°C سے 80°C تک چھوٹا ہوتا ہے (لگ بھگ 10%)۔ لیکن، InGaN LEDs کی اعلیٰ تابندگی LED ڈرائیو کرنٹ کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے؛ جب LED ڈرائیو کرنٹ میں اضافہ ہوتا ہے، تو اعلیٰ تابندگی کی لمبائی کم لمبائی کی جانب منتقل ہوتی ہے۔

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

ڈائمنگ

LEDs کو ڈرامنگ کیا جا سکتا ہے تاکہ ان کی مقررہ روشنی کا 10% حصہ ڈرائیو کرنٹ کو کم کر کے دیا جا سکے۔ عموماً LEDs کو پالس وڈتھ مودیولیشن ٹیکنیک کے ذریعے ڈائم کیا جاتا ہے۔

معیاریت

LED کی طویل عمر کے لیے زیادہ سے زیادہ جنکشن کی درجہ حرارت (TJMAX) اہم ہے۔ اس درجہ حرارت سے اوپر جانے سے عام طور پر محفوظ ڈیوائس نقصان پہنچا جاتا ہے۔ LED کی عمر Mean Time Between Failures (MTBF) کے ذریعے معلوم کی جاتی ہے، جسے کئی LEDs کو معیاری کرنٹ اور درجہ حرارت پر ٹیسٹ کر کے نصف تک نقصان ہونے تک کیا جاتا ہے۔

سفید LEDs

اب سفید LEDs دو طریقوں سے تیار کیے جا رہے ہیں: پہلے طریقے میں سرخ، سبز اور نیلے LED چپس کو ایک ہی پیکیج میں ملایا جاتا ہے تاکہ سفید روشنی پیدا ہوسکے؛ دوسرے طریقے میں فوسفوریسنس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ LED چپ کے گرد اپاکس میں محفوظ فوسفور میں فلوئوریسنس InGaN LED ڈیوائس سے چھوٹی لمبائی کی توانائی سے فعال ہوتی ہے۔

روشنی کی کارکردگی

LED کی روشنی کی کارکردگی کو ایمٹ ہونے والی روشنی کی توانائی (lm میں) فی واط (W) کے حوالے سے بیان کیا جاتا ہے۔ نیلے LEDs کی مقررہ داخلی کارکردگی کا درجہ 75 lm/W ہوتا ہے؛ سرخ LEDs کا درجہ تقریباً 155 lm/W ہوتا ہے؛ اور امبر LEDs کا درجہ 500 lm/W ہوتا ہے۔ داخلی واپسی کی نقصانات کو مد نظر رکھتے ہوئے، روشنی کی کارکردگی کا درجہ 20 سے 25 lm/W ہوتا ہے امبر اور سبز LEDs کے لیے۔ یہ کارکردگی کی تعریف بیرونی کارکردگی کہلاتی ہے اور یہ عام طور پر دیگر روشنی کے ذرائع کے لیے استعمال کی جانے والی کارکردگی کی تعریف کے مطابق ہوتی ہے۔