श्वेत प्रकाश उत्सर्जक डायोड

श्वेत LED की परिभाषा

श्वेत LED एक प्रकाश तकनीक है जो विभिन्न विधियों का उपयोग करके LED से श्वेत प्रकाश उत्पन्न करती है, जो अब बहुत से प्रकाश अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

श्वेत प्रकाश उत्सर्जक डायोड, या श्वेत LED, ने प्रकाशन को क्रांतिकारी बना दिया है। प्रारंभ में, LED का उपयोग संकेतक, डिस्प्ले और आपातकालीन प्रकाशन में ही किया जाता था। अब, श्वेत LED घरेलू प्रकाशन से लेकर सड़क प्रकाशन और फ्लड प्रकाशन तक लगभग सभी प्रकाशन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, जिससे वे सामान्य हो गए हैं।

LED प्राकृतिक रूप से श्वेत प्रकाश उत्सर्जित नहीं कर सकते, लेकिन विशिष्ट तकनीकें इसे संभव बनाती हैं। LED में श्वेत प्रकाश उत्पन्न करने की मुख्य विधियाँ तरंगदैर्ध्य परिवर्तन, रंग मिश्रण और Homo-epitaxial ZnSe तकनीक हैं।

तरंगदैर्ध्य परिवर्तन

तरंगदैर्ध्य परिवर्तन LED की विकिरण को श्वेत प्रकाश में परिवर्तित करता है। विधियाँ शामिल हैं: नीला LED और पीला फॉस्फोर, अनेक फॉस्फोर, बैंगनी LED और RGB फॉस्फोर, या नीला LED और क्वांटम डॉट्स।

नीला LED और पीला फॉस्फोर

इस तरंगदैर्ध्य परिवर्तन की विधि में, एक ऐसा LED उपयोग किया जाता है जो नीले रंग की विकिरण उत्सर्जित करता है जो पीले रंग के फॉस्फोर (यूट्रियम अल्युमिनियम गार्नेट) को उत्तेजित करता है। इससे पीला और नीला प्रकाश उत्सर्जित होता है और इस पीले और नीले प्रकाश का मिश्रण श्वेत प्रकाश का रूप देता है। यह विधि श्वेत प्रकाश उत्पन्न करने की सबसे सस्ती विधि है।

नीला LED और कई फॉस्फोर

इस तरंगदैर्ध्य परिवर्तन की विधि में, नीले LED के साथ अनेक फॉस्फोर का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक फॉस्फोर जब नीले LED द्वारा उत्सर्जित विकिरण पर पड़ता है, तो विभिन्न रंग का प्रकाश उत्सर्जित करता है। ये विभिन्न रंग के प्रकाश मूल नीले प्रकाश के साथ मिलकर श्वेत प्रकाश उत्पन्न करते हैं। यह प्रक्रिया पीले (YAG) फॉस्फोर के उपयोग से अधिक महंगी होती है, लेकिन यह चौड़ी तरंगदैर्ध्य विस्तार और बेहतर रंग गुणवत्ता (CRI और CCT के संदर्भ में) का श्वेत प्रकाश उत्पन्न करती है।

बैंगनी LED और RGB फॉस्फोर

तीसरी तरंगदैर्ध्य परिवर्तन विधि बैंगनी विकिरण उत्सर्जित करने वाले LED के साथ लाल, हरा और नीला (RGB) फॉस्फोर का उपयोग करती है। LED बैंगनी विकिरण उत्सर्जित करता है, जो मानव आंख के लिए दृश्य नहीं होता, जो लाल, हरा और नीला फॉस्फोर पर पड़ता है और उन्हें उत्तेजित करता है। जब ये RGB फॉस्फोर उत्तेजित होते हैं, तो वे विकिरण उत्सर्जित करते हैं जो मिलकर श्वेत प्रकाश उत्पन्न करते हैं। यह श्वेत प्रकाश आगे चर्चित तकनीकों से भी चौड़ी तरंगदैर्ध्य विस्तार का होता है।

नीला LED और क्वांटम डॉट्स

इस विधि में एक नीला LED का उपयोग किया जाता है जो क्वांटम डॉट्स को सक्रिय करता है। क्वांटम डॉट्स 2 से 10 nm के बीच बहुत छोटे अर्धचालक क्रिस्टल होते हैं, जो 10-50 परमाणुओं के व्यास के बराबर होते हैं। जब क्वांटम डॉट्स नीले LED के साथ उपयोग किए जाते हैं, तो वे एक पतली लेयर बनाते हैं जो 33 या 34 जोड़े कैडमियम या सेलेनियम से बनी होती है, जो LED के ऊपर लगाई जाती है। नीला प्रकाश जो LED द्वारा उत्सर्जित होता है, क्वांटम डॉट्स को उत्तेजित करता है। यह उत्तेजना एक श्वेत प्रकाश का उत्पादन करती है, जिसका तरंगदैर्ध्य विस्तार लगभग बैंगनी LED और RGB फॉस्फोर के साथ उत्पन्न श्वेत प्रकाश के समान होता है।

रंग मिश्रण

कई LED (आमतौर पर लाल, नीला और हरा प्राथमिक रंग उत्सर्जित करने वाले) को एक लैंप के अंदर लगाया जाता है और प्रत्येक LED की तीव्रता को आपस में ट्यून किया जाता है ताकि श्वेत प्रकाश प्राप्त किया जा सके। यह रंग मिश्रण तकनीक का मूल विचार है। रंग मिश्रण तकनीक में न्यूनतम दो LED का उपयोग किया जाता है, जो नीला और पीला प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जिनकी तीव्रता बदली जाती है ताकि श्वेत प्रकाश उत्पन्न किया जा सके। रंग मिश्रण चार LED का उपयोग करके भी किया जाता है, जहाँ RED, BLUE, GREEN, और YELLOW एक साथ उपयोग किए जाते हैं। रंग मिश्रण में फॉस्फोर का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा का कोई नुकसान नहीं होता और इसलिए रंग मिश्रण तकनीक तरंगदैर्ध्य परिवर्तन तकनीकों से अधिक कुशल होती है।

Homo-epitaxial ZnSe

सुमितोमो इलेक्ट्रिक इंडस्ट्रीज, लिमिटेड, ओसाका, जापान, ने प्रोकॉम्प इनफॉर्मेटिक्स, लिमिटेड, टाइपे, ताइवान के साथ एक संयुक्त उद्यम के तहत सुप्रा ऑप्टो, इंक. का गठन किया, जिसका उद्देश्य एक नई तकनीक का विकास और व्यापारीकरण करना था, जिसे श्वेत प्रकाश उत्पादन के लिए Homo-epitaxial ZnSe तकनीक के रूप में जाना जाता है।

इस तकनीक में, श्वेत प्रकाश एक जिंक सेलेनाइड (ZnSe) बेस पर एक एपिटैक्सियल नीला LED लेयर बढ़ाकर उत्पन्न किया जाता है। यह एक्टिव क्षेत्र से नीले प्रकाश और बेस से पीले प्रकाश के साथ-साथ उत्सर्जित होता है। LED का एपिटैक्युअल लेयर 483 nm पर हरे नीले प्रकाश का उत्सर्जन करता है, जबकि ZnSe बेस 595 nm पर नारंगी प्रकाश का उत्सर्जन करता है। इस हरे नीले प्रकाश (483 nm) और नारंगी प्रकाश (595 nm) के मिश्रण से श्वेत प्रकाश उत्पन्न होता है और हम एक श्वेत LED प्राप्त करते हैं, जिसका संबद्ध रंग तापमान (CCT) 3000 K और उससे ऊपर होता है। इस श्वेत LED की औसत जीवनकाल लगभग 8000 घंटे है।

वर्तमान में, यह LED प्रकाशन, संकेतक और तरल प्रकाश प्रदर्शन के लिए बैक-लाइट जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, इसकी औसत जीवनकाल में वृद्धि के साथ, यह श्वेत LED अतिरिक्त प्रकाशन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाएगा।