LED कसरी काम गर्छ?

LED कसरी काम गर्छ?

LED परिभाषा

LED वा प्रकाश उत्सर्जक डायोड लेको परिभाषा यस्तो छ: यो एउटा अर्धचालक उपकरण हो जुन इलेक्ट्रोल्यूमिनेसन भएको प्रक्रियाद्वारा विद्युत संयोजित भएपछि प्रकाश उत्सर्जन गर्छ।

LED कसरी काम गर्छ

सामान्य डायोडको तरह, LED डायोड आगे बाइसित भएपछि काम गर्छ। यस मामलामा, n-प्रकारको अर्धचालक p-प्रकारभन्दा धेरै डोपिङ गरिएको हुन्छ र p-n जंक्सन बन्छ। यदि यो आगे बाइसित भएको हुन्छ भने, संभावित बाधा कम हुन्छ र इलेक्ट्रानहरू र होलहरू डीप्लिशन लेयर (वा सक्रिय लेयर) मा संयोजित हुन्छन्, प्रकाश वा फोटोनहरू सबै दिशामा उत्सर्जित वा उत्सर्जित हुन्छन्। आगे बाइसित गर्दा इलेक्ट्रॉन-होल जोडी यस्तो आकृतिमा प्रकाश उत्सर्जन गर्ने दिखाइन्छ।

LED मा फोटोनहरूको उत्सर्जन ठोस पदार्थको ऊर्जा बँड सिद्धान्तद्वारा समझिन्छ, जुन यसले प्रकाश उत्सर्जनलाई पदार्थको बँड गैप ले सीधा वा असीधा हुनुभन्दा निर्णय गर्छ। यी अर्धचालक पदार्थहरू जिनको बँड गैप सीधा हुन्छ तिनीहरूले फोटोनहरू उत्सर्जन गर्छन्। सीधा बँड गैप युक्त पदार्थमा, चालन बँडको ऊर्जा स्तरको तल वालेन्स बँडको शीर्ष ऊर्जा स्तरको ऊपर Energy vs Momentum (wave vector 'k') आरेखमा लगातार रहन्छ।

जब इलेक्ट्रॉनहरू र होलहरू संयोजित हुन्छन्, त्यस पल E = hν ऊर्जा △ (eV) ऊर्जा अन्तराल ले प्रकाश ऊर्जा वा फोटोनको रूपमा बाहिर निकल्छ जहाँ h प्लांकको नियतांक र ν प्रकाशको आवृत्ति हुन्छ।

सीधा बँड गैप

असीधा बँड गैप युक्त पदार्थहरू अप्रकाशिक हुन्छन्, किनभने उनीहरूको चालन बँडको तल वालेन्स बँडको शीर्षसँग एकरेखीय छैन, जसले धेरै ऊर्जा उष्मामा परिवर्तित गर्छ। उदाहरण Si, Ge आदि हुन्छ।

असीधा बँड गैप

सीधा बँड गैप युक्त पदार्थको उदाहरण गलियम आर्सेनाइड (GaAs) हो, यो एक यौगिक अर्धचालक हो जसले LEDs मा प्रयोग गरिन्छ। GaAs मा डोपन्ट अणुहरू थपिएको छन् जसले विभिन्न रंगहरू दिन्छ। केही LEDs मा प्रयोग गरिने पदार्थहरू:

• अल्युमिनियम गलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) – इन्फ्रारेड।

• गलियम आर्सेनिक फास्फाइड (GaAsP) – लाल, नारंगी, पीलो।

• अल्युमिनियम गलियम फास्फाइड (AlGaP) – हरियो।

• इन्डियम गलियम नाइट्राइड (InGaN) – नीलो, नीलो-हरियो, निकट UV।

• जिंक सेलेनाइड (ZnSe) – नीलो।

LED को भौतिक संरचना

LED यस्तो ढंगले संरचित गरिएको छ जस्तोको उत्सर्जित प्रकाश पदार्थमा फिर्ता नभए। यसले याद गरिन्छ कि इलेक्ट्रॉन-होल संयोजन सतहमा घटिसक्छ।

यस आकृतिले LED p-n जंक्सनको दुई विभिन्न ढंगले संरचना दिखाउँछ। p-प्रकारको लेयर लामो बनाइएको छ र n-प्रकारको बेसमा बनाइएको छ। p-n जंक्सनको दुई तिर जोडिएका मेटल इलेक्ट्रोडहरू बाहिरी विद्युत संयोजनको लागि नोडको रूपमा काम गर्छन्। प्रकाश उत्सर्जक डायोड p-n जंक्सनलाई एक डोम-आकारको पारदर्शी केसमा रखिएको छ जस्तोको प्रकाश सबै दिशामा एकसम उत्सर्जित हुन्छ र अन्तः परावर्तन न्यूनतम रहन्छ।

LEDको ठूलो पाना धनात्मक इलेक्ट्रोड वा एनोड प्रतिनिधित्व गर्छ।

2 भन्दा बढी पाना भएका LEDs पनि उपलब्ध छन्, जस्तै 3, 4 र 6 पिन विन्यास एउटै LED पैकेजमा धेरै रंगहरू प्राप्त गर्न। सतहमा लगाएका LED डिस्प्लेहरू उपलब्ध छन् जसलाई PCB मा लगाउन सकिन्छ।

LEDs सामान्यतया केही दही मिलीऐम्पियर विद्युत धारा आवश्यक छन् र उनीहरूको अगाडि वोल्टेज गिर 1.5 देखि 3.5 वोल्ट सामान्य डायोडभन्दा उच्च हुन्छ, त्यसैले श्रेणीको उच्च प्रतिरोध आवश्यक छ।

सफेद प्रकाश LEDs वा सफेद LED लाम्पहरू

LED लाम्पहरू, बल्बहरू, सडकको प्रकाश यदि ले आजकल धेरै लोकप्रिय हुन्छन् किनभने LEDs को उच्च कार्यकारीता छ, मिलीवाट प्रति इनपुट शक्ति दिएको प्रकाश उत्पादन देखि तुलना गर्ने इन्कैन्डेसेन्ट बल्बभन्दा। त्यसैले सामान्य प्रकाशको लागि, सफेद प्रकाश पसन्द गरिन्छ। LEDs को मद्दत लिएर सफेद प्रकाश उत्पादन गर्न दुई विधिहरू प्रयोग गरिन्छ:

RGB तीन प्राथमिक रंगहरूको मिश्रण ले सफेद प्रकाश उत्पादन गर्न। यी विधि उच्च क्वान्टम कार्यकारिता छ।

अन्य विधि एक रंगको LED मा अन्य रंगको फास्फोर लगाउने हो जसले सफेद प्रकाश उत्पादन गर्छ। यी विधि व्यावसायिक रूपमा LED बल्ब र प्रकाश बनाउन लामो छ।

LEDs का अनुप्रयोग

इलेक्ट्रोनिक डिस्प्लेज जस्तै OLEDs, माइक्रो-LEDs, क्वान्टम डॉट्स आदि।

• LED संकेतक के रूपमा।

• रिमोट कन्ट्रोलमा।

• प्रकाश।

• ऑप्टो-इसोलेटर।