ਇੱਕ ਐਲੀਡੀ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ?

LED کسے کام کرتا ہے؟

LED کی تعریف

LED، جسے روشنی پیدا کرنے والا دودیک (Light Emitting Diode) کہا جاتا ہے، ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جو الیکٹرولومینیسسنس کے ذریعے برقی طور پر توانائی فراہم کی جانے پر روشنی پیدا کرتا ہے۔

LED کیسے کام کرتا ہے

معمولی دودیک کی طرح، LED دودیک کام کرتا ہے جب وہ آگے کی جانب جھیل گیا ہوتا ہے۔ اس صورت میں، n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر کو p-ٹائپ سے زیادہ ڈوپ کیا جاتا ہے تاکہ p-n جنکشن تشکیل دے سکے۔ جب یہ آگے کی جانب جھیلتا ہے تو پوٹینشل بیریئر کم ہو جاتا ہے اور الیکٹرانز اور ہولز نقصان کی لایر (یا سرگرم لایر) پر مل جاتے ہیں، روشنی یا فوٹونز تمام سمتوں میں خارج ہوتے ہیں۔ نیچے دی گئی تصویر میں آگے کی جانب جھیلنے کی وجہ سے الیکٹرون-ہول پیر کی ملاپ کی وجہ سے روشنی کی خارجی کو ظاہر کیا گیا ہے۔

LED میں فوٹونز کی خارجی کو سالڈ کی انرجی بینڈ نظریہ کے ذریعے سمجھا جاتا ہے، جس کے مطابق روشنی کی خارجی مواد کی بینڈ گیپ کے مستقیم یا غیر مستقیم ہونے پر منحصر ہوتی ہے۔ وہ سیمی کنڈکٹر مواد جن کی مستقیم بینڈ گیپ ہوتی ہے وہ ہی فوٹونز خارج کرتے ہیں۔ مستقیم بینڈ گیپ مواد میں، کنڈکشن بینڈ کی توانائی کی سطح کا نیچا حصہ مستقیماً والنس بینڈ کی توانائی کی سطح کے اوپری حصے کے اوپر اینرجی کے مقابلے میں مomentum (wave vector ‘k’) ڈیاگرام پر واقع ہوتا ہے۔

جب الیکٹرانز اور ہولز ملاپ کرتے ہیں تو توانائی E = hν جو بینڈ گیپ △ (eV) کے مطابق ہوتی ہے روشنی کی توانائی یا فوٹونز کی شکل میں خارج ہوتی ہے جہاں h پلانک کی دائم ہے اور ν روشنی کی فریکوئنسی ہے۔

مستقیم بینڈ گیپ

غیر مستقیم بینڈ گیپ مواد غیر ریڈیئٹیو ہوتے ہیں، کیونکہ ان کے کنڈکشن بینڈ کا نیچا حصہ والنس بینڈ کے اوپری حصے کے ساتھ تسلیم نہیں ہوتا ہے، جس کی وجہ سے زیادہ تر توانائی گرمی میں تبدیل ہوجاتی ہے۔ مثال Si، Ge وغیرہ ہیں۔

غیر مستقیم بینڈ گیپ

مستقیم بینڈ گیپ کا مثال گیلیم آرسینائیڈ (GaAs) ہے، جو کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر ہے جس کا استعمال LED میں کیا جاتا ہے۔ GaAs میں ڈوپنٹ اتم کا اضافہ کرنے سے وسیع رنگوں کا مجموعہ حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کچھ LED میں استعمال ہونے والے مواد یہ ہیں:

• آلومنیم گیلیم آرسینائیڈ (AlGaAs) – انفراریڈ۔

• گیلیم آرسینائیک فاسفید (GaAsP) – سرخ، نارنجی، پیلا۔

• آلومنیم گیلیم فاسفید (AlGaP) – سبز۔

• انڈیم گیلیم نائٹرائیڈ (InGaN) – نیلا، نیلا-سبز، قریب UV۔

• زینک سیلینائیڈ (ZnSe) – نیلا۔

LED کی فزیکل ساخت

LED کی طرز بنیادی طور پر ایسی ہے کہ روشنی مواد میں دوبارہ جذب نہ ہو۔ اس لیے یہ یقینی بنایا جاتا ہے کہ الیکٹران-ہول ملاپ سطح پر ہوتا ہے۔

اوپر دی گئی تصویر میں LED p-n جنکشن کی دو مختلف طرزیں دکھائی گئی ہیں۔ p-ٹائپ لایر کو پتلا بنایا گیا ہے اور n-ٹائپ سبسٹریٹ پر گروث کیا گیا ہے۔ میٹل الیکٹروڈ جو p-n جنکشن کے دونوں طرف لاگو کیے جاتے ہیں بیرونی برقی کنکشن کے طور پر کام کرتے ہیں۔ LED p-n جنکشن کو ایک گمبھیل شکل کی شفاف کیس میں رکھا گیا ہے تاکہ روشنی تمام سمتوں میں یکساں طور پر خارج ہو اور کم ترین داخلی ریفلیکشن ہو۔

LED کا بڑا پر ہمیشہ مثبت الیکٹروڈ یا اینوڈ کی نمائندگی کرتا ہے۔

2 سے زائد پر والے LEDs بھی دستیاب ہیں جیسے 3، 4 اور 6 پن کی کنفیگریشن تک متعدد رنگوں کو ایک ہی LED پیکج میں حاصل کرنے کے لیے۔ سطح پر مونٹ کیے گئے LED ڈسپلے PCBs پر مونٹ کیے جا سکتے ہیں۔

LEDs عام طور پر کچھ ہزاروں ملی ایمپئرز کی ضرورت ہوتی ہے اور ان کی آگے کی جانب جھیلنے کی وجہ سے 1.5 سے 3.5 ولٹ کے بلند ولٹیج ڈراپ کی وجہ سے سیریز میں بالا مقناطیسی مقاومت کی ضرورت ہوتی ہے، معمولی دودیکوں کے مقابلے میں۔

سفید روشنی LED یا سفید LED لمب

LED لمب، بلبوں، سڑک کی روشنی اب ایکسٹریم طور پر مقبول ہو رہی ہے کیونکہ LEDs کی بہت زیادہ کارکردگی ہے روشنی کی خارجی کے اعتبار سے یونٹ ان پٹ طاقت (ملی واٹز میں) کے اعتبار سے، معمولی بلبوں کے مقابلے میں۔ اس لیے عام مقاصد کے لیے سفید روشنی کو ترجیح دی جاتی ہے۔ LEDs کی مدد سے سفید روشنی کو پیدا کرنے کے لیے دو طریقوں کا استعمال کیا جاتا ہے:

RGB کے تین بنیادی رنگوں کو ملاپ کر کے سفید روشنی کو پیدا کرنا۔ اس طریقہ کی بہت زیادہ کوانتم کارکردگی ہوتی ہے۔

دوسرے طریقہ کا استعمال کیا جاتا ہے کہ ایک رنگ کے LED کو مختلف رنگ کے فوسفور کے ساتھ کوٹ کر کے سفید روشنی کو پیدا کرنا۔ یہ طریقہ تجارتی طور پر LED بلبوں اور روشنی کی تیاری کے لیے مقبول ہے۔

LEDs کے اطلاق

ایلیکٹرانک ڈسپلے جیسے OLEDs، مائیکرو-LEDs، کوانٹم ڈاٹس وغیرہ۔

• LED انڈیکیٹر کے طور پر۔

• ریموٹ کنٹرولز میں۔

• روشنی کے لیے۔

• آپٹو-ایزولیٹرز میں۔