प्रकाश उत्सर्जक डायोड का उपयोग और सिद्धांत विश्लेषण

2021-12-28

एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) गैलियम फॉस्फाइड (जीएपी) जैसे अर्धचालक पदार्थों से बना एक प्रकाश उत्सर्जक डिस्प्ले डिवाइस है जो विद्युत ऊर्जा को सीधे प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। जब इसमें से एक निश्चित करंट गुजरता है, तो यह प्रकाश का उत्सर्जन करेगा।
प्रकाश उत्सर्जक डायोड भी साधारण डायोड की तरह PN संरचना से बने होते हैं, और इनमें एकदिशीय चालकता भी होती है। यह बिजली आपूर्ति संकेत या स्तर संकेत के लिए विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, घरेलू उपकरणों, मीटर और अन्य उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
(1) प्रकाश उत्सर्जक डायोड का उपयोग संकेतक लैंप के रूप में किया जाता है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड का विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ चित्र में दिखाया गया है। R वर्तमान-सीमित अवरोधक है, और I प्रकाश उत्सर्जक डायोड के माध्यम से आगे की धारा है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड का ट्यूब वोल्टेज ड्रॉप आम तौर पर सामान्य डायोड की तुलना में बड़ा होता है, लगभग 2V, और प्रकाश उत्सर्जक डायोड के सामान्य रूप से काम करने के लिए बिजली आपूर्ति वोल्टेज ट्यूब वोल्टेज ड्रॉप से ​​अधिक होना चाहिए।
एसी पावर इंडिकेटर सर्किट में प्रकाश उत्सर्जक डायोड का उपयोग किया जाता है। VD1 एक रेक्टिफायर डायोड है, VD2 एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड है, R एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर है, और T एक पावर ट्रांसफॉर्मर है।
(2) प्रकाश उत्सर्जक डायोड का उपयोग प्रकाश उत्सर्जक ट्यूब के रूप में किया जाता है। इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोलर, इन्फ्रारेड वायरलेस हेडफ़ोन, इन्फ्रारेड अलार्म और अन्य सर्किट में, इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड का उपयोग प्रकाश उत्सर्जक ट्यूबों के रूप में किया जाता है, वीटी एक स्विच मॉड्यूलेटिंग ट्रांजिस्टर होता है, और वीडी एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड होता है। सिग्नल स्रोत वीटी के माध्यम से वीडी को ड्राइव और मॉड्यूलेट करता है, ताकि वीडी मॉड्यूलेटेड इंफ्रारेड लाइट को बाहर की ओर उत्सर्जित करे।
प्रकाश उत्सर्जक डायोड का सिद्धांत विश्लेषण
यह एक प्रकार का सेमीकंडक्टर डायोड है जो विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड सामान्य दो-ध्रुव एलईडी चिप के विकास ट्यूब की तरह पीएन जंक्शन से बना है, और इसमें यूनिडायरेक्शनल चालकता भी है। जब प्रकाश उत्सर्जक डायोड पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो P क्षेत्र से N क्षेत्र में इंजेक्ट किए गए छेद और N क्षेत्र से P क्षेत्र में इंजेक्ट किए गए इलेक्ट्रॉन क्रमशः N क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों और रिक्तियों के संपर्क में होते हैं। पी क्षेत्र में पीएन जंक्शन के कुछ माइक्रोन के भीतर। छिद्र पुनर्संयोजन करते हैं और स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन प्रतिदीप्ति उत्पन्न करते हैं। विभिन्न अर्धचालक पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की ऊर्जा अवस्थाएँ भिन्न होती हैं। जब इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का पुनर्संयोजन होता है, तो जारी ऊर्जा कुछ अलग होती है। जितनी अधिक ऊर्जा निकलती है, उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होती है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले डायोड होते हैं जो लाल, हरे या पीले रंग की रोशनी का उत्सर्जन करते हैं। प्रकाश उत्सर्जक डायोड का रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज 5 वोल्ट से अधिक होता है। इसका आगे का वोल्ट-एम्पीयर विशेषता वक्र बहुत खड़ी है, और इसे डायोड के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए वर्तमान-सीमित प्रतिरोधी के साथ श्रृंखला में उपयोग किया जाना चाहिए। वर्तमान-सीमित प्रतिरोध आर की गणना निम्न सूत्र द्वारा की जा सकती है:
आर = (ईï¼ यूएफ)/आईएफ

जहां ई बिजली आपूर्ति वोल्टेज है, यूएफ एलईडी का आगे वोल्टेज ड्रॉप है, और आईएफ एलईडी का सामान्य ऑपरेटिंग चालू है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड का मुख्य भाग पी-टाइप सेमीकंडक्टर और एन-टाइप सेमीकंडक्टर से बना वेफर होता है। पी-टाइप सेमीकंडक्टर और एन-टाइप सेमीकंडक्टर के बीच एक संक्रमण परत होती है, जिसे पीएन जंक्शन कहा जाता है। कुछ अर्धचालक पदार्थों के पीएन जंक्शन में, जब इंजेक्शन अल्पसंख्यक वाहक और बहुसंख्यक वाहक पुनर्संयोजन करते हैं, तो अतिरिक्त ऊर्जा प्रकाश के रूप में निकलती है, जिससे सीधे विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। पीएन जंक्शन पर लागू रिवर्स वोल्टेज के साथ, अल्पसंख्यक वाहक को इंजेक्ट करना मुश्किल है, इसलिए यह प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करता है। इंजेक्शन इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस सिद्धांत द्वारा बनाए गए इस प्रकार के डायोड को प्रकाश उत्सर्जक डायोड कहा जाता है, जिसे आमतौर पर एलईडी के रूप में जाना जाता है। जब यह एक सकारात्मक कार्यशील अवस्था में होता है (अर्थात, दोनों सिरों पर एक सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है), जब एलईडी एनोड से कैथोड में करंट प्रवाहित होता है, तो सेमीकंडक्टर क्रिस्टल पराबैंगनी से अवरक्त तक विभिन्न रंगों के प्रकाश का उत्सर्जन करता है, और तीव्रता प्रकाश का संबंध धारा से है।