Complete Details Of Light Emitting Diode प्रकाश उत्सर्जक डायोड का वर्णन और उसके प्रयोग
इस लेख में, हम देखेंगे कि LED क्या है, वो किस सिद्धांन्त पे कार्य करते हैं, और प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लाभ एंव हानी, प्रकाश उत्सर्जक डायोड LED का वर्णन, light emitting diode के बारे एक बिस्त्रित जानकारी देंगे जो आपको प्रकाश उत्सर्जक डायोड LED के हर पहलू से औगत करायेगा।
प्रकाश उत्सर्जक डायोड (led) क्या है
सरल शब्दों में, एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) एक अर्धचालक उपकरण है जो विद्युत प्रवाह के माध्यम से पारित होने पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। प्रकाश तब उत्पन्न होता है जब धारा को ले जाने वाले कण (इलेक्ट्रॉन और छेद के रूप में जाना जाता है) अर्धचालक सामग्री के भीतर एक साथ जुड़ जाते हैं।
चूंकि ठोस अर्धचालक सामग्री के भीतर प्रकाश उत्पन्न होता है, इसलिए एल ई डी को ठोस-अवस्था वाले उपकरणों के रूप में वर्णित किया जाता है। सॉलिड-स्टेट लाइटिंग शब्द, जिसमें ऑर्गेनिक एलईडी (OLEDs) भी शामिल है, इस प्रकाश तकनीक को अन्य स्रोतों से अलग करता है जो गर्म फिलामेंट्स (तापदीप्त और टंगस्टन हलोजन लैंप) या गैस डिस्चार्ज (फ्लोरोसेंट लैंप) का उपयोग करते हैं।
LED Symbol
LED सर्किट या LED ड्राइवर
इलेक्ट्रॉनिक्स में एक एलईडी सर्किट या एलईडी ड्राइवर एक विद्युत सर्किट होता है जिसका उपयोग प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) को बिजली देने के लिए किया जाता है। सर्किट को आवश्यक चमक पर LED को प्रकाश देने के लिए पर्याप्त वर्तमान प्रदान करना चाहिए, लेकिन एलईडी को नुकसान पहुंचाने से रोकने के लिए वर्तमान को सीमित करना चाहिए। एक एलईडी में वोल्टेज ड्रॉप ऑपरेटिंग करंट की एक विस्तृत श्रृंखला पर लगभग स्थिर होता है, इसलिए लागू वोल्टेज में एक छोटी सी वृद्धि करंट को बहुत बढ़ा देती है। लो-पावर इंडिकेटर LED के लिए बहुत ही सरल सर्किट का उपयोग किया जाता है। सही वर्तमान विनियमन प्राप्त करने के लिए रोशनी के लिए उच्च-शक्ति LED चलाते समय अधिक जटिल वर्तमान स्रोत सर्किट की आवश्यकता होती है।
अलग – अलग रंग
एलईडी की अर्धचालक सामग्री के अंदर, ऊर्जा बैंड के भीतर इलेक्ट्रॉन और छेद होते हैं। बैंड का पृथक्करण (यानी बैंडगैप) एलईडी द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों (प्रकाश कणों) की ऊर्जा को निर्धारित करता है।
फोटॉन ऊर्जा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, और इसलिए उसका रंग निर्धारित करती है। विभिन्न बैंडगैप वाले विभिन्न अर्धचालक पदार्थ प्रकाश के विभिन्न रंगों का उत्पादन करते हैं। प्रकाश उत्सर्जक, या सक्रिय, क्षेत्र की संरचना को बदलकर सटीक तरंग दैर्ध्य (रंग) को ट्यून किया जा सकता है।
एल ई डी में यौगिक अर्धचालक पदार्थ होते हैं, जो आवर्त सारणी के समूह III और समूह V के तत्वों से बने होते हैं (इन्हें III-V सामग्री के रूप में जाना जाता है)। आमतौर पर एलईडी बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली III-V सामग्री के उदाहरण गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) और गैलियम फॉस्फाइड (GaP) हैं।
90 के दशक के मध्य तक एल ई डी में रंगों की एक सीमित सीमा थी, और विशेष रूप से वाणिज्यिक नीले और सफेद एल ई डी मौजूद नहीं थे। गैलियम नाइट्राइड (GaN) सामग्री प्रणाली पर आधारित एलईडी के विकास ने रंगों के पैलेट को पूरा किया और कई नए अनुप्रयोग खोले।
मुख्य LED सामग्री
LED के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य अर्धचालक सामग्री हैं:
इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN): नीला, हरा और पराबैंगनी उच्च चमक एलईडी
एल्युमिनियम गैलियम इंडियम फॉस्फाइड (AlGaInP): पीला, नारंगी और लाल उच्च चमक एलईडी
एल्यूमिनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs): लाल और अवरक्त LED
गैलियम फॉस्फाइड (GaP): पीले और हरे LED
LED का सिद्धांत
प्रकाश उत्सर्जक डायोड एलईडी का प्रतीक चिन्ह प्रस्तुत परिपथ में दिया गया है। चित्र में E दिष्ट धारा (D.C.) बैटरी, स्रोत है जिसका धन सिरा p-n संधि डायोड के p-क्षेत्र से जोड़ा जाता है। एवं बैटरी का ऋण सिरा, p-n संधि डायोड के n-क्षेत्र से जोड़ा गया है। एवं परिपथ में बैटरी के धन सिरे तथा डायोड के p-क्षेत्र के बीच एक प्रतिरोध R लगाते हैं। यह प्रतिरोध एलईडी में प्रवाहित धारा, अगर सीमा से ऊपर चली जाती है तब एलईडी को प्रतिरोध क्षतिग्रस्त होने से बचाता है। उत्सर्जित विकिरण की ऊर्जा E = hv होती है।
संक्षेप में कार्य करना
LED में प्रयुक्त सामग्री मूल रूप से एल्यूमीनियम-गैलियम-आर्सेनाइड (AlGaAs) है। अपनी मूल स्थिति में, इस सामग्री के परमाणु दृढ़ता से बंधे होते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बिना यहाँ विद्युत का चालन असम्भव हो जाता है।
एक अशुद्धता जोड़कर, जिसे डोपिंग के रूप में जाना जाता है, अतिरिक्त परमाणु पेश किए जाते हैं, जो प्रभावी रूप से सामग्री के संतुलन को बिगाड़ते हैं।
अतिरिक्त परमाणुओं के रूप में ये अशुद्धियाँ या तो प्रणाली में मुक्त इलेक्ट्रॉन (एन-टाइप) प्रदान करने में सक्षम हैं या परमाणु कक्षाओं में “छेद” बनाने वाले परमाणुओं (पी-टाइप) से पहले से मौजूद कुछ इलेक्ट्रॉनों को चूसती हैं। दोनों तरह से सामग्री को अधिक प्रवाहकीय प्रदान किया जाता है। इस प्रकार एन-प्रकार की सामग्री में विद्युत प्रवाह के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन एनोड (धनात्मक) से कैथोड (ऋणात्मक) तक और पी-प्रकार की सामग्री में इसके विपरीत यात्रा करने में सक्षम होते हैं। अर्धचालक संपत्ति के गुण के कारण, संबंधित मामलों में धारा कभी भी विपरीत दिशाओं में यात्रा नहीं करेगी।
उपरोक्त स्पष्टीकरण से, यह स्पष्ट है कि स्रोत से उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता (इस मामले में एलईडी) उत्सर्जित फोटॉनों के ऊर्जा स्तर पर निर्भर करेगी जो बदले में परमाणु कक्षाओं के बीच में कूदने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा जारी ऊर्जा पर निर्भर करेगी। अर्धचालक सामग्री की।
हम जानते हैं कि निचले कक्षक से उच्च कक्षीय तक इलेक्ट्रॉन शूट करने के लिए इसके ऊर्जा स्तर को ऊपर उठाना आवश्यक है। इसके विपरीत, यदि इलेक्ट्रॉनों को उच्च से निचली कक्षा में गिरने के लिए बनाया जाता है, तो तार्किक रूप से इस प्रक्रिया में ऊर्जा जारी की जानी चाहिए।
एल ई डी में, उपरोक्त घटना का अच्छी तरह से शोषण किया जाता है। पी-प्रकार के डोपिंग के जवाब में, एल ई डी में इलेक्ट्रॉन उच्च ऑर्बिटल्स से नीचे गिरकर फोटॉन यानी प्रकाश के रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं। ये कक्षक एक-दूसरे से जितने दूर होते हैं, उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता उतनी ही अधिक होती है।
प्रक्रिया में शामिल विभिन्न तरंग दैर्ध्य एल ई डी से उत्पादित विभिन्न रंगों को निर्धारित करते हैं। इसलिए, उपकरण द्वारा उत्सर्जित प्रकाश प्रयुक्त अर्धचालक सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है।
अर्धचालक के रूप में गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) का उपयोग करके इन्फ्रारेड प्रकाश का उत्पादन किया जाता है। अर्धचालक के रूप में गैलियम-आर्सेनाइड-फॉस्फोरस (GaAsP) का उपयोग करके लाल या पीली रोशनी उत्पन्न की जाती है। गैलियम-फॉस्फोरस (GaP) को अर्धचालक के रूप में उपयोग करके लाल या हरी रोशनी उत्पन्न की जाती है।
LED के प्रकार
अर्धचालकों का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए विभिन्न प्रकार के एलईडी की सूची नीचे दी गई है:
• लघु एलईडी
• हाई-पावर एलईडी
• फ्लैश एलईडी
• द्वि और त्रि-रंग
• लाल हरा नीला एल ई डी
• अक्षरांकीय एलईडी
• प्रकाश एलईडी
LED के लाभ
1. एलईडी को चलाने के लिए बहुत कम वोल्टेज और करंट पर्याप्त हैं।
वोल्टेज रेंज – 1 से 2 वोल्ट, करंट – 5 से 20 मिलीमीटर
2. कुल बिजली उत्पादन 150 मिलीवाट से कम होगा।
3. प्रतिक्रिया समय बहुत कम है – केवल लगभग 10 नैनोसेकंड।
4. डिवाइस को किसी भी हीटिंग और वार्म अप समय की आवश्यकता नहीं है।
5. आकार में छोटा और इसलिए हल्का।
6. एक ऊबड़-खाबड़ निर्माण है और इसलिए झटके और कंपन का सामना कर सकता है।
7. एक एलईडी का जीवनकाल 20 वर्ष से अधिक होता है।
LED के नुकसान
1. वोल्टेज या करंट की थोड़ी अधिकता डिवाइस को नुकसान पहुंचा सकती है।
2. लेजर की तुलना में डिवाइस में अधिक व्यापक बैंडविड्थ होने के लिए जाना जाता है।
3. तापमान रेडिएंट आउटपुट पावर और वेवलेंथ पर निर्भर करता है।
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