एलईडी प्रकाश सिद्धांत

एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड)एक ठोस-अवस्था अर्धचालक उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है। यह बिजली को सीधे प्रकाश में बदल सकता है। LED का हृदय एक सेमीकंडक्टर चिप है। चिप का एक सिरा ब्रैकेट से जुड़ा होता है, एक सिरा नकारात्मक इलेक्ट्रोड होता है, और दूसरा सिरा बिजली आपूर्ति के सकारात्मक इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, ताकि पूरी चिप एपॉक्सी राल में समा जाए।

सेमीकंडक्टर वेफर दो भागों से बना होता है। एक हिस्सा पी-प्रकार का अर्धचालक है, जिसमें छेद हावी हैं, और दूसरा छोर एन-प्रकार का अर्धचालक है, जहां इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से मौजूद हैं। लेकिन जब ये दोनों अर्धचालक जुड़े होते हैं तो इनके बीच एक पी-एन जंक्शन बनता है। जब करंट तार के माध्यम से वेफर पर कार्य करता है, तो इलेक्ट्रॉनों को पी क्षेत्र में धकेल दिया जाएगा, जहां इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुनः संयोजित होंगे, और फिर फोटॉन के रूप में ऊर्जा उत्सर्जित होगी। यह एलईडी प्रकाश उत्सर्जित करने का सिद्धांत है। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, यानी प्रकाश का रंग, पी-एन जंक्शन बनाने वाली सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है।

एलईडी सीधे लाल, पीली, नीली, हरी, सियान, नारंगी, बैंगनी और सफेद रोशनी उत्सर्जित कर सकती है।

प्रारंभ में, एलईडी का उपयोग उपकरणों के लिए संकेतक प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता था। बाद में, ट्रैफिक लाइट और बड़े क्षेत्र की डिस्प्ले स्क्रीन में विभिन्न हल्के रंगों के एलईडी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया, जिससे अच्छे आर्थिक और सामाजिक लाभ हुए। उदाहरण के तौर पर 12 इंच की लाल ट्रैफिक लाइट लें। संयुक्त राज्य अमेरिका में, लंबे समय तक चलने वाले, कम रोशनी वाली दृश्य दक्षता वाले 140-वाट तापदीप्त लैंप का उपयोग प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता है, जो 2,000 लुमेन सफेद रोशनी पैदा करता है। लाल फिल्टर से गुजरने के बाद, 90% प्रकाश नष्ट हो जाता है, केवल 200 लुमेन लाल प्रकाश बचता है। नए डिज़ाइन किए गए लैंप में, ल्यूमिलेड्स 18 लाल एलईडी प्रकाश स्रोतों का उपयोग करता है, जो समान प्रकाश प्रभाव उत्पन्न करने के लिए सर्किट हानि सहित कुल 14 वाट बिजली की खपत करता है। एलईडी प्रकाश स्रोत अनुप्रयोगों के लिए ऑटोमोटिव सिग्नल लाइट भी एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है।

सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए लोगों को सफेद प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है। 1998 में, सफेद रोशनी उत्सर्जित करने वाली एलईडी सफलतापूर्वक विकसित की गई थी। इस प्रकार की एलईडी GaN चिप्स और येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG) की पैकेजिंग द्वारा बनाई जाती है। GaN चिप नीली रोशनी (λp=465nm, Wd=30nm) उत्सर्जित करती है, और उच्च तापमान सिंटरिंग द्वारा निर्मित Ce3+ युक्त YAG फॉस्फर नीली रोशनी से उत्तेजित होने के बाद पीली रोशनी उत्सर्जित करता है, जिसका अधिकतम मूल्य 550nLED लैंप मी है। नीला एलईडी सब्सट्रेट एक कटोरे के आकार के परावर्तक गुहा में स्थापित किया गया है और लगभग 200-500nm, YAG के साथ मिश्रित राल की एक पतली परत से ढका हुआ है। एलईडी सब्सट्रेट द्वारा उत्सर्जित नीली रोशनी का एक हिस्सा फॉस्फोर द्वारा अवशोषित किया जाता है, और नीली रोशनी का दूसरा हिस्सा सफेद रोशनी प्राप्त करने के लिए फॉस्फोर द्वारा उत्सर्जित पीली रोशनी के साथ मिलाया जाता है।

InGaN/YAG सफेद एलईडी के लिए, YAG फॉस्फोर की रासायनिक संरचना को बदलकर और फॉस्फोर परत की मोटाई को समायोजित करके, 3500-10000K के रंग तापमान के साथ विभिन्न रंगों की सफेद रोशनी प्राप्त की जा सकती है। नीली एलईडी के माध्यम से सफेद रोशनी प्राप्त करने की इस विधि में सरल संरचना, कम लागत और उच्च तकनीकी परिपक्वता है, इसलिए इसका सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।