एलईडी लैंप का उत्पाद सिद्धांत

एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड), एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड, एक ठोस अवस्था अर्धचालक उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है। यह सीधे बिजली को प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है। एलईडी का मूल एक अर्धचालक चिप है। चिप का एक सिरा एक ब्रैकेट से जुड़ा होता है, एक सिरा ऋणात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है, और दूसरा सिरा विद्युत आपूर्ति के धनात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है, जिससे पूरी चिप एपॉक्सी रेज़िन से ढकी रहती है।

अर्धचालक चिप दो भागों से बनी होती है। एक भाग P-प्रकार अर्धचालक होता है, जिसमें छिद्र प्रमुख होते हैं, और दूसरा सिरा N-प्रकार अर्धचालक होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन प्रमुख होते हैं। लेकिन जब इन दोनों अर्धचालकों को जोड़ा जाता है, तो उनके बीच एक PN जंक्शन बनता है। जब तार के माध्यम से चिप पर धारा प्रवाहित होती है, तो इलेक्ट्रॉन P क्षेत्र में धकेल दिए जाते हैं, जहाँ इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं, और फिर फोटॉन के रूप में ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं। यही एलईडी प्रकाश उत्सर्जन का सिद्धांत है। प्रकाश की तरंगदैर्ध्य, यानी प्रकाश का रंग, PN जंक्शन बनाने वाले पदार्थ द्वारा निर्धारित होता है।

एलईडी सीधे लाल, पीले, नीले, हरे, नारंगी, बैंगनी और सफेद प्रकाश उत्सर्जित कर सकता है।

सबसे पहले, एलईडी का उपयोग उपकरणों और मीटरों के सूचक प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता था। बाद में, ट्रैफ़िक लाइटों और बड़े क्षेत्र के डिस्प्ले में विभिन्न हल्के रंगों वाली एलईडी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा, जिससे अच्छे आर्थिक और सामाजिक लाभ हुए। उदाहरण के लिए, 12 इंच के लाल ट्रैफ़िक सिग्नल लैंप को लें। संयुक्त राज्य अमेरिका में, लंबे जीवन और कम चमकदार दक्षता वाले 140 वाट के तापदीप्त लैंप को मूल रूप से प्रकाश स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जाता था, जो 2000 लुमेन की सफेद रोशनी उत्पन्न करता था। लाल फिल्टर से गुजरने के बाद, प्रकाश हानि 90% होती है, जिससे केवल 200 लुमेन की लाल रोशनी बचती है। नए डिज़ाइन किए गए लैंप में, लुमिलेड्स सर्किट हानि सहित 18 लाल एलईडी प्रकाश स्रोतों का उपयोग करता है। कुल बिजली की 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 श्वेत प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है। 1998 में, श्वेत एलईडी का सफलतापूर्वक विकास किया गया। यह एलईडी GaN चिप और यिट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट (YAG) को एक साथ पैक करके बनाई जाती है। GaN चिप नीली रोशनी उत्सर्जित करती है (λ P=465nm, Wd=30nm), उच्च तापमान पर सिंटर किए गए Ce3+ युक्त YAG फॉस्फोर इस नीली रोशनी से उत्तेजित होने के बाद पीली रोशनी उत्सर्जित करते हैं, जिसका अधिकतम मान 550n LED लैंप मीटर होता है। नीले एलईडी सब्सट्रेट को कटोरे के आकार के परावर्तन गुहा में स्थापित किया जाता है, जो लगभग 200-500nm की YAG मिश्रित राल की एक पतली परत से ढका होता है। एलईडी सब्सट्रेट से नीली रोशनी आंशिक रूप से फॉस्फोर द्वारा अवशोषित कर ली जाती है, और नीली रोशनी का दूसरा भाग फॉस्फोर से पीली रोशनी के साथ मिलकर श्वेत प्रकाश प्राप्त करता है।

InGaN/YAG श्वेत LED के लिए, YAG फॉस्फोर की रासायनिक संरचना को बदलकर और फॉस्फोर परत की मोटाई को समायोजित करके, 3500-10000K के रंग तापमान वाली विभिन्न श्वेत रोशनी प्राप्त की जा सकती है। नीली LED के माध्यम से श्वेत प्रकाश प्राप्त करने की इस विधि की संरचना सरल, लागत कम और तकनीकी परिपक्वता उच्च है, इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।