एलईडी म्हणजे काय, त्याचे ऑपरेशनचे सिद्धांत, प्रकार आणि मुख्य वैशिष्ट्ये

LEDs झपाट्याने इनॅन्डेन्सेंट बल्ब बदलत आहेत जवळजवळ सर्व क्षेत्रांतून जेथे त्यांची स्थिती अचल वाटत होती. सेमीकंडक्टर घटकांचे स्पर्धात्मक फायदे खात्रीशीर असल्याचे सिद्ध झाले: कमी खर्च, दीर्घ सेवा आयुष्य आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे उच्च कार्यक्षमता. जर दिव्यांसाठी ते 5% पेक्षा जास्त नसेल, तर काही एलईडी उत्पादक वापरलेल्या विजेच्या कमीतकमी 60% प्रकाशात रूपांतर घोषित करतात. या विधानांची सत्यता मार्केटर्सच्या विवेकबुद्धीवर राहते, परंतु सेमीकंडक्टर घटकांच्या ग्राहक गुणधर्मांचा जलद विकास संशयाच्या पलीकडे आहे.

एलईडी म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करते

प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (एलईडी, एलईडी) एक पारंपारिक आहे सेमीकंडक्टर डायोड, क्रिस्टल्सच्या आधारे बनविलेले:

• गॅलियम आर्सेनाइड, इंडियम फॉस्फाइड किंवा झिंक सेलेनाइड - ऑप्टिकल श्रेणीच्या उत्सर्जकांसाठी;
• गॅलियम नायट्राइड - अल्ट्राव्हायोलेट विभागाच्या उपकरणांसाठी;
• लीड सल्फाइड - इन्फ्रारेड श्रेणीमध्ये उत्सर्जित होणाऱ्या घटकांसाठी.

या सामग्रीची निवड या वस्तुस्थितीमुळे होते की त्यांच्यापासून बनविलेले डायोडचे p-n जंक्शन फॉरवर्ड व्होल्टेज लागू केल्यावर प्रकाश उत्सर्जित करते. सामान्य सिलिकॉन किंवा जर्मेनियम डायोडसाठी, ही मालमत्ता अत्यंत कमकुवतपणे व्यक्त केली जाते - व्यावहारिकपणे कोणतीही चमक नाही.

एलईडीचे उत्सर्जन अर्धसंवाहक घटकाच्या गरम होण्याच्या डिग्रीशी संबंधित नाही, हे चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र) च्या पुनर्संयोजनादरम्यान इलेक्ट्रॉनच्या एका ऊर्जा पातळीपासून दुसर्यामध्ये संक्रमणामुळे होते. परिणामी उत्सर्जित होणारा प्रकाश मोनोक्रोमॅटिक असतो.

अशा किरणोत्सर्गाचे वैशिष्ट्य म्हणजे एक अतिशय अरुंद स्पेक्ट्रम आहे आणि प्रकाश फिल्टरसह इच्छित रंग निवडणे कठीण आहे. आणि या उत्पादनाच्या तत्त्वासह ग्लोचे काही रंग (पांढरा, निळा) अप्राप्य आहेत. म्हणून, सध्या, एक तंत्रज्ञान व्यापक आहे ज्यामध्ये LED ची बाह्य पृष्ठभाग फॉस्फरने झाकलेली आहे आणि त्याची चमक p-n जंक्शन रेडिएशनने सुरू केली आहे (जे दृश्यमान किंवा अतिनील श्रेणीमध्ये असू शकते).

एलईडी डिव्हाइस

LED मूलतः एक पारंपरिक डायोड - एक p-n जंक्शन आणि दोन आउटपुट प्रमाणेच व्यवस्था केली गेली होती. चमक पाहण्यासाठी पारदर्शक खिडकीसह पारदर्शक कंपाऊंड किंवा धातूचे बनलेले फक्त केस. परंतु त्यांनी डिव्हाइसच्या शेलमध्ये अतिरिक्त घटक एम्बेड करण्यास शिकले. उदाहरणार्थ, प्रतिरोधक - एलईडी चालू करण्यासाठी बाह्य पाइपिंगशिवाय आवश्यक व्होल्टेज (12 V, 220 V) च्या सर्किटमध्ये. किंवा फ्लॅशिंग लाइट उत्सर्जक घटक तयार करण्यासाठी डिव्हायडरसह जनरेटर. तसेच, केस फॉस्फरने झाकले जाऊ लागले, जे p-n जंक्शन प्रज्वलित झाल्यावर चमकते - अशा प्रकारे एलईडीची क्षमता वाढवणे शक्य झाले.

लीडलेस रेडिओ घटकांच्या संक्रमणाकडे जाण्याचा कल LEDs ला मागे टाकत नाही. उत्पादन तंत्रज्ञानातील फायद्यांसह एसएमडी उपकरणे वेगाने प्रकाश बाजारपेठ काबीज करत आहेत. अशा घटकांचे निष्कर्ष नसतात. पी-एन जंक्शन सिरेमिक बेसवर बसवलेले असते, ते कंपाऊंडने भरलेले असते आणि फॉस्फरने लेपित असते. संपर्क पॅडद्वारे व्होल्टेज लागू केले जाते.

सध्या, प्रकाश साधने COB तंत्रज्ञान वापरून उत्पादित LEDs सुसज्ज करणे सुरू केले. त्याचे सार असे आहे की अनेक (2-3 ते शेकडो पर्यंत) p-n जंक्शन एका प्लेटवर आरोहित आहेत, मॅट्रिक्समध्ये जोडलेले आहेत. वरून, सर्व काही एकाच केसमध्ये ठेवलेले आहे (किंवा एसएमडी मॉड्यूल तयार केले आहे) आणि फॉस्फरने झाकलेले आहे. या तंत्रज्ञानाची उत्तम संभावना आहे, परंतु ते SD च्या इतर आवृत्त्या पूर्णपणे बदलेल अशी शक्यता नाही.

कोणत्या प्रकारचे LEDs अस्तित्वात आहेत आणि ते कुठे वापरले जातात

ऑप्टिकल श्रेणीचे एलईडी डिस्प्ले घटक आणि प्रकाश उपकरणे म्हणून वापरले जातात. प्रत्येक स्पेशलायझेशनची स्वतःची आवश्यकता असते.

निर्देशक LEDs

इंडिकेटर एलईडीचे कार्य डिव्हाइसची स्थिती (वीज पुरवठा, अलार्म, सेन्सर ऑपरेशन इ.) दर्शविणे आहे. या भागात, p-n जंक्शन ग्लोसह LEDs मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. फॉस्फरसह डिव्हाइसेस वापरण्यास मनाई नाही, परंतु तेथे फारसा मुद्दा नाही.येथे, ग्लोची चमक प्रथम स्थानावर नाही. प्राधान्य म्हणजे कॉन्ट्रास्ट आणि विस्तृत पाहण्याचा कोन. आउटपुट LEDs (ट्रू होल) इन्स्ट्रुमेंट पॅनेलवर वापरले जातात, आउटपुट LEDs आणि SMD बोर्डवर वापरले जातात.

LEDs प्रकाश

प्रकाशासाठी, त्याउलट, फॉस्फर असलेले घटक प्रामुख्याने वापरले जातात. हे आपल्याला पुरेसे प्रकाश आउटपुट आणि नैसर्गिक जवळ असलेले रंग मिळविण्यास अनुमती देते. या भागातील लीड-आउट LEDs व्यावहारिकपणे SMD घटकांद्वारे पिळून काढले जातात. COB LEDs मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

एका वेगळ्या श्रेणीमध्ये, आम्ही ऑप्टिकल किंवा इन्फ्रारेड श्रेणीमध्ये सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या डिव्हाइसेसमध्ये फरक करू शकतो. उदाहरणार्थ, घरगुती उपकरणांसाठी किंवा सुरक्षा उपकरणांसाठी रिमोट कंट्रोलसाठी. आणि अतिनील श्रेणीचे घटक कॉम्पॅक्ट अल्ट्राव्हायोलेट स्त्रोतांसाठी वापरले जाऊ शकतात (चलने, जैविक सामग्री इ.) साठी शोधक.

LEDs ची मुख्य वैशिष्ट्ये

कोणत्याही डायोडप्रमाणे, एलईडीमध्ये सामान्य, "डायोड" वैशिष्ट्ये आहेत. पॅरामीटर्स मर्यादित करा, ज्याच्या जास्तीमुळे डिव्हाइस अपयशी ठरते:

• जास्तीत जास्त स्वीकार्य फॉरवर्ड करंट;
• जास्तीत जास्त स्वीकार्य फॉरवर्ड व्होल्टेज;
• कमाल स्वीकार्य रिव्हर्स व्होल्टेज.

उर्वरित वैशिष्ट्ये विशिष्ट "LED" वर्णाची आहेत.

चमकणारा रंग

ग्लो कलर - हे पॅरामीटर ऑप्टिकल रेंजच्या एलईडीचे वैशिष्ट्य आहे. लाइटिंग फिक्स्चरमध्ये, बर्याच बाबतीत, भिन्न सह पांढरे प्रकाश तापमान. इंडिकेटरमध्ये कोणतेही दृश्यमान रंग असू शकतात.

तरंगलांबी

हे पॅरामीटर एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत मागील एकाची नक्कल करते, परंतु दोन सावधांसह:

• आयआर आणि यूव्ही श्रेणीतील उपकरणांमध्ये दृश्यमान रंग नसतो, म्हणून त्यांच्यासाठी हे वैशिष्ट्य केवळ रेडिएशन स्पेक्ट्रमचे वैशिष्ट्य आहे;
• हे पॅरामीटर थेट उत्सर्जनासह LEDs साठी अधिक लागू आहे - फॉस्फरसह घटक विस्तृत बँडमध्ये उत्सर्जित करतात, म्हणून त्यांची तरंगलांबी स्पष्टपणे दर्शविली जाऊ शकत नाही (पांढऱ्या रंगाची तरंगलांबी किती असू शकते?).

म्हणून, उत्सर्जित तरंगाची तरंगलांबी ही बर्‍यापैकी माहितीपूर्ण आकृती आहे.

सध्याचा वापर

उपभोगलेला प्रवाह हा ऑपरेटिंग करंट आहे ज्यावर रेडिएशनची चमक इष्टतम असते. जर ते किंचित ओलांडले असेल तर, डिव्हाइस त्वरीत अयशस्वी होणार नाही - आणि हा त्याचा कमाल स्वीकार्य फरक आहे. ते कमी करणे देखील अवांछित आहे - किरणोत्सर्गाची तीव्रता कमी होईल.

शक्ती

वीज वापर - येथे सर्वकाही सोपे आहे. डायरेक्ट करंटवर, हे फक्त उपभोगलेल्या प्रवाहाचे आणि लागू केलेल्या व्होल्टेजचे उत्पादन आहे. प्रकाश तंत्रज्ञानाचे उत्पादक मोठ्या संख्येने पॅकेजिंगवरील समतुल्य शक्ती दर्शवून या संकल्पनेमध्ये गोंधळ निर्माण करतात - एका इनॅन्डेन्सेंट दिव्याची शक्ती, ज्याचा चमकदार प्रवाह दिलेल्या दिव्याच्या प्रवाहासारखा असतो.

दृश्यमान घन कोन

स्पष्ट घन कोन प्रकाश स्रोताच्या मध्यभागी बाहेर पडणारा शंकू म्हणून सर्वात सहजपणे दर्शविला जातो. हे पॅरामीटर या शंकूच्या उघडण्याच्या कोनाइतके आहे. इंडिकेटर LEDs साठी, बाहेरून अलार्म कसा दिसेल हे ते ठरवते. प्रकाश घटकांसाठी, चमकदार प्रवाह त्यावर अवलंबून असतो.

जास्तीत जास्त प्रकाश तीव्रता

डिव्हाइसच्या तांत्रिक वैशिष्ट्यांमध्ये जास्तीत जास्त चमकदार तीव्रता कॅन्डेलामध्ये दर्शविली जाते. परंतु सराव मध्ये ते चमकदार प्रवाहाच्या संकल्पनेसह ऑपरेट करणे अधिक सोयीस्कर असल्याचे दिसून आले. ल्युमिनस फ्लक्स (ल्युमेनसमध्ये) हे ल्युमिनस इंटेन्सिटी (कॅन्डेलामध्ये) आणि स्पष्ट घन कोनाच्या गुणानुरूप असते.समान तेजस्वी तीव्रतेचे दोन एलईडी वेगवेगळ्या कोनांवर भिन्न प्रकाश देतात. कोन जितका मोठा असेल तितका प्रकाशमान प्रवाह. त्यामुळे लाइटिंग सिस्टमची गणना करणे अधिक सोयीचे आहे.

व्होल्टेज ड्रॉप

फॉरवर्ड व्होल्टेज ड्रॉप हा एक व्होल्टेज आहे जो LED चालू असताना खाली पडतो. हे जाणून घेतल्यास, एखादी व्यक्ती आवश्यक व्होल्टेजची गणना करू शकते, उदाहरणार्थ, प्रकाश-उत्सर्जक घटकांची शृंखला उघडण्यासाठी.

एलईडीला कोणत्या व्होल्टेजसाठी रेट केले जाते हे कसे शोधायचे

LED चे नाममात्र व्होल्टेज शोधण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे संदर्भ साहित्याचा सल्ला घेणे. परंतु जर तुम्हाला चिन्हांकित न करता अज्ञात उत्पत्तीचे डिव्हाइस आढळले तर तुम्ही ते एका समायोज्य उर्जा स्त्रोताशी कनेक्ट करू शकता आणि सहजतेने शून्यातून व्होल्टेज वाढवू शकता. ठराविक व्होल्टेजवर, एलईडी चमकदारपणे फ्लॅश होईल. हे घटकाचे ऑपरेटिंग व्होल्टेज आहे. ही तपासणी करताना काही गोष्टी लक्षात ठेवाव्यात:

• चाचणी अंतर्गत डिव्हाइस अंगभूत रेझिस्टरसह असू शकते आणि ते पुरेसे उच्च व्होल्टेज (220 V पर्यंत) साठी डिझाइन केलेले आहे - प्रत्येक उर्जा स्त्रोतामध्ये अशी समायोजन श्रेणी नसते;
• एलईडी रेडिएशन स्पेक्ट्रमच्या दृश्यमान भागाच्या बाहेर असू शकते (UV किंवा IR) - नंतर इग्निशनचा क्षण दृष्यदृष्ट्या निर्धारित केला जाऊ शकत नाही (जरी आयआर उपकरणाची चमक काही प्रकरणांमध्ये स्मार्टफोन कॅमेराद्वारे पाहिली जाऊ शकते);
• ध्रुवीयतेचे काटेकोरपणे पालन करून घटकाला स्थिर व्होल्टेज स्त्रोताशी जोडणे आवश्यक आहे, अन्यथा डिव्हाइसच्या क्षमतेपेक्षा जास्त असलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेजसह एलईडी अक्षम करणे सोपे आहे.

घटकाचा पिनआउट जाणून घेण्यावर विश्वास नसल्यास, व्होल्टेज 3 ... 3.5 V पर्यंत वाढवणे चांगले आहे, जर LED उजळत नसेल तर व्होल्टेज काढून टाका, स्त्रोत खांबाचे कनेक्शन बदला आणि पुन्हा करा. प्रक्रिया

एलईडीची ध्रुवीयता कशी ठरवायची

लीड्सची ध्रुवीयता निश्चित करण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत.

1. लीडलेस घटकांसाठी (सीओबीसह), पुरवठा व्होल्टेजची ध्रुवीयता थेट केसवर दर्शविली जाते - शेलवरील चिन्हे किंवा भरतीद्वारे.
2. LED मध्ये नियमित p-n जंक्शन असल्याने, डायोड चाचणी मोडमध्ये मल्टीमीटरने कॉल केला जाऊ शकतो. काही परीक्षकांकडे LED प्रज्वलित करण्यासाठी पुरेसे मोजमाप व्होल्टेज असते. मग कनेक्शनची शुद्धता घटकाच्या चमकाने दृश्यमानपणे नियंत्रित केली जाऊ शकते.
3. मेटल केसमध्ये CCCP द्वारे उत्पादित केलेल्या काही उपकरणांमध्ये कॅथोड क्षेत्रामध्ये एक की (प्रोट्रुजन) होती.
4. आउटपुट घटकांसाठी, कॅथोड आउटपुट लांब आहे. या आधारावर, केवळ सोल्डर नसलेल्या घटकांसाठी पिनआउट निश्चित करणे शक्य आहे. वापरलेले एलईडी लीड्स लहान केले जातात आणि कोणत्याही प्रकारे माउंट करण्यासाठी वाकले जातात.
5. शेवटी, स्थान शोधा एनोड आणि कॅथोड कदाचित LED चे व्होल्टेज निर्धारित करण्यासाठी समान पद्धत. जेव्हा घटक योग्यरित्या चालू असेल तेव्हाच चमक शक्य होईल - कॅथोड ते स्त्रोताच्या वजापर्यंत, एनोड ते प्लसपर्यंत.

तंत्रज्ञानाचा विकास स्थिर नाही. काही दशकांपूर्वीपर्यंत LED हे प्रयोगशाळेतील प्रयोगांसाठी महागडे खेळणे होते. आता त्याच्याशिवाय जीवनाची कल्पना करणे कठीण आहे. पुढे काय होईल - वेळ सांगेल.

तत्सम लेख: