एलईडी लैंप का संचालन सिद्धांत

एलईडी 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 एक ब्रैकेट से जुड़ा होता है, एक सिरा एक नकारात्मक ध्रुव होता है, और दूसरा सिरा बिजली आपूर्ति के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है, ताकि पूरी चिप एपॉक्सी राल से ढकी हो।

सेमीकंडक्टर चिप दो भागों से बनी होती है। एक भाग पी-प्रकार का अर्धचालक है, जिसमें छेद प्रमुख हैं, और दूसरा भाग एन-प्रकार का अर्धचालक है, जिसमें इलेक्ट्रॉन प्रमुख हैं। लेकिन जब ये दोनों अर्धचालक जुड़े होते हैं तो इनके बीच एक पी-एन जंक्शन बनता है। जब करंट तार के माध्यम से चिप 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 करेंगे। का सिद्धांत यही हैनेतृत्व में प्रकाशउत्सर्जन. प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, यानी प्रकाश का रंग, पी-एन जंक्शन बनाने वाले पदार्थ द्वारा निर्धारित होता है।

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

सबसे पहले, एलईडी का उपयोग उपकरणों और मीटरों के संकेतक प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता था। बाद में, ट्रैफिक लाइट और बड़े क्षेत्र के डिस्प्ले में विभिन्न हल्के रंग के एलईडी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया, जिससे अच्छे आर्थिक और सामाजिक लाभ हुए। उदाहरण के तौर पर 12 इंच के लाल ट्रैफिक सिग्नल लैंप को लें। संयुक्त राज्य अमेरिका में, लंबे जीवन और कम चमकदार दक्षता वाले 140 वाट तापदीप्त लैंप को मूल रूप से प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता था, जो 2000 लुमेन सफेद रोशनी का उत्पादन करता था। लाल फिल्टर से गुजरने के बाद, प्रकाश हानि 90% होती है, केवल 200 लुमेन लाल रोशनी बचती है। नए डिज़ाइन किए गए लैंप में, ल्यूमिलेड्स सर्किट लॉस सहित 18 लाल एलईडी प्रकाश स्रोतों का उपयोग करता है। कुल बिजली खपत 14 वाट है, जो समान चमकदार प्रभाव उत्पन्न कर सकती है। ऑटोमोबाइल सिग्नल लैंप भी एलईडी प्रकाश स्रोत अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है।

सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए, लोगों को अधिक सफेद प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है। 1998 में, सफेद एलईडी सफलतापूर्वक विकसित किया गया था। यह एलईडी GaN चिप और येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG) को एक साथ पैकेजिंग करके बनाई गई है। GaN चिप नीली रोशनी उत्सर्जित करती है (λ P=465nm, Wd=30nm), उच्च तापमान पर Ce3+sintered युक्त YAG फॉस्फोर इस नीली रोशनी से उत्तेजित होने के बाद पीली रोशनी उत्सर्जित करता है, जिसका अधिकतम मूल्य 550n LED लैंप m है। नीले एलईडी सब्सट्रेट को कटोरे के आकार के प्रतिबिंब गुहा में स्थापित किया गया है, जो लगभग 200-500nm, YAG के साथ मिश्रित राल की एक पतली परत से ढका हुआ है। एलईडी सब्सट्रेट से नीली रोशनी आंशिक रूप से फॉस्फोर द्वारा अवशोषित होती है, और नीली रोशनी का दूसरा हिस्सा सफेद रोशनी प्राप्त करने के लिए फॉस्फोर से 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 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 प्रौद्योगिकी परिपक्वता के फायदे हैं, इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।