एक एलईडी क्या है, इसके संचालन का सिद्धांत, प्रकार और मुख्य विशेषताएं

एलईडी तेजी से गरमागरम बल्बों की जगह ले रहे हैं लगभग सभी क्षेत्रों से जहां उनकी स्थिति अडिग लग रही थी। अर्धचालक तत्वों के प्रतिस्पर्धात्मक लाभ आश्वस्त करने वाले साबित हुए: कम लागत, लंबी सेवा जीवन, और, सबसे महत्वपूर्ण बात, उच्च दक्षता। यदि लैंप के लिए यह 5% से अधिक नहीं है, तो कुछ एलईडी निर्माता कम से कम 60% बिजली की खपत के प्रकाश में परिवर्तन की घोषणा करते हैं। इन कथनों की सत्यता विपणक के विवेक पर बनी हुई है, लेकिन अर्धचालक तत्वों के उपभोक्ता गुणों का तेजी से विकास संदेह से परे है।

LED क्या है और यह कैसे काम करती है

प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी, एलईडी) एक पारंपरिक है अर्धचालक डायोड, क्रिस्टल के आधार पर बनाया गया:

• गैलियम आर्सेनाइड, इंडियम फॉस्फाइड या जिंक सेलेनाइड - ऑप्टिकल रेंज के उत्सर्जक के लिए;
• गैलियम नाइट्राइड - पराबैंगनी खंड के उपकरणों के लिए;
• लेड सल्फाइड - इन्फ्रारेड रेंज में उत्सर्जित तत्वों के लिए।

इन सामग्रियों की पसंद इस तथ्य के कारण है कि उनसे बने डायोड का पी-एन जंक्शन एक आगे वोल्टेज लागू होने पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। साधारण सिलिकॉन या जर्मेनियम डायोड के लिए, यह संपत्ति बहुत कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है - व्यावहारिक रूप से कोई चमक नहीं होती है।

एलईडी का उत्सर्जन अर्धचालक तत्व के ताप की डिग्री से संबंधित नहीं है, यह चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों) के पुनर्संयोजन के दौरान इलेक्ट्रॉनों के एक ऊर्जा स्तर से दूसरे में संक्रमण के कारण होता है। परिणामस्वरूप उत्सर्जित प्रकाश एकवर्णी होता है।

इस तरह के विकिरण की एक विशेषता एक बहुत ही संकीर्ण स्पेक्ट्रम है, और हल्के फिल्टर के साथ वांछित रंग का चयन करना मुश्किल है। और इस निर्माण सिद्धांत के साथ चमक के कुछ रंग (सफेद, नीला) अप्राप्य हैं। इसलिए, वर्तमान में, एक ऐसी तकनीक व्यापक है जिसमें एलईडी की बाहरी सतह को फॉस्फोर से ढक दिया जाता है, और इसकी चमक पी-एन जंक्शन विकिरण (जो यूवी रेंज में दिखाई या झूठ हो सकती है) द्वारा शुरू की जाती है।

एलईडी डिवाइस

एलईडी को मूल रूप से उसी तरह व्यवस्थित किया गया था जैसे पारंपरिक डायोड - एक पी-एन जंक्शन और दो आउटपुट। चमक को देखने के लिए पारदर्शी खिड़की के साथ पारदर्शी यौगिक या धातु से बना केवल मामला। लेकिन उन्होंने डिवाइस के शेल में अतिरिक्त तत्वों को एम्बेड करना सीख लिया। उदाहरण के लिए, प्रतिरोधक - एलईडी चालू करने के लिए बाहरी पाइपिंग के बिना आवश्यक वोल्टेज (12 वी, 220 वी) के सर्किट में। या एक विभक्त के साथ एक जनरेटर चमकती प्रकाश उत्सर्जक तत्व बनाने के लिए। इसके अलावा, मामले को फॉस्फर के साथ कवर किया जाने लगा, जो पी-एन जंक्शन के प्रज्वलित होने पर चमकता है - इस तरह एलईडी की क्षमताओं का विस्तार करना संभव था।

लीडलेस रेडियो तत्वों में संक्रमण की प्रवृत्ति ने एल ई डी को दरकिनार नहीं किया है। उत्पादन तकनीक में फायदे के साथ एसएमडी डिवाइस तेजी से प्रकाश बाजार पर कब्जा कर रहे हैं। ऐसे तत्वों का कोई निष्कर्ष नहीं होता। पी-एन जंक्शन एक सिरेमिक बेस पर लगाया जाता है, जो एक यौगिक से भरा होता है और एक फॉस्फोर के साथ लेपित होता है। संपर्क पैड के माध्यम से वोल्टेज लगाया जाता है।

वर्तमान में, प्रकाश उपकरणों को COB तकनीक का उपयोग करके निर्मित एलईडी से लैस किया जाने लगा। इसका सार यह है कि कई (2-3 से सैकड़ों तक) पी-एन जंक्शन एक प्लेट पर लगे होते हैं, जो एक मैट्रिक्स से जुड़े होते हैं। ऊपर से, सब कुछ एक ही मामले में रखा जाता है (या एक एसएमडी मॉड्यूल बनता है) और एक फॉस्फर के साथ कवर किया जाता है। इस तकनीक में बहुत संभावनाएं हैं, लेकिन यह संभावना नहीं है कि यह एसडी के अन्य संस्करणों को पूरी तरह से बदल देगी।

किस प्रकार के एल ई डी मौजूद हैं और उनका उपयोग कहाँ किया जाता है

ऑप्टिकल रेंज के एल ई डी का उपयोग प्रदर्शन तत्वों और प्रकाश उपकरणों के रूप में किया जाता है। प्रत्येक विशेषज्ञता की अपनी आवश्यकताएं होती हैं।

संकेतक एलईडी

संकेतक एलईडी का कार्य डिवाइस की स्थिति (बिजली की आपूर्ति, अलार्म, सेंसर ऑपरेशन, आदि) को दिखाना है। इस क्षेत्र में, पी-एन जंक्शन चमक के साथ एलईडी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फॉस्फोर के साथ उपकरणों का उपयोग करना मना नहीं है, लेकिन बहुत अधिक बिंदु नहीं है।यहाँ, चमक की चमक पहले स्थान पर नहीं है। प्राथमिकता कंट्रास्ट और वाइड व्यूइंग एंगल है। आउटपुट एलईडी (ट्रू होल) का उपयोग इंस्ट्रूमेंट पैनल पर, आउटपुट एलईडी और एसएमडी का उपयोग बोर्डों पर किया जाता है।

प्रकाश एलईडी

प्रकाश के लिए, इसके विपरीत, फॉस्फोर वाले तत्वों का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। यह आपको पर्याप्त प्रकाश उत्पादन और प्राकृतिक के करीब रंग प्राप्त करने की अनुमति देता है। इस क्षेत्र से लीड-आउट एल ई डी व्यावहारिक रूप से एसएमडी तत्वों द्वारा निचोड़ा जाता है। COB LED का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

एक अलग श्रेणी में, हम ऑप्टिकल या इन्फ्रारेड रेंज में सिग्नल संचारित करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को अलग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, घरेलू उपकरणों या सुरक्षा उपकरणों के लिए रिमोट कंट्रोल के लिए। और यूवी रेंज के तत्वों का उपयोग कॉम्पैक्ट पराबैंगनी स्रोतों (मुद्राओं के लिए डिटेक्टर, जैविक सामग्री, आदि) के लिए किया जा सकता है।

एल ई डी की मुख्य विशेषताएं

किसी भी डायोड की तरह, एलईडी में सामान्य, "डायोड" विशेषताएं होती हैं। सीमित पैरामीटर, जिनमें से अधिकता डिवाइस की विफलता की ओर ले जाती है:

• अधिकतम स्वीकार्य फॉरवर्ड करंट;
• अधिकतम स्वीकार्य आगे वोल्टेज;
• अधिकतम स्वीकार्य रिवर्स वोल्टेज।

शेष विशेषताएं एक विशिष्ट "एलईडी" चरित्र की हैं।

चमक रंग

चमक रंग - यह पैरामीटर ऑप्टिकल रेंज के एल ई डी की विशेषता है। प्रकाश जुड़नार में, ज्यादातर मामलों में, विभिन्न के साथ सफेद हल्का तापमान. संकेतक वाले में कोई भी दृश्यमान रंग हो सकता है।

वेवलेंथ

यह पैरामीटर कुछ हद तक पिछले एक की नकल करता है, लेकिन दो चेतावनियों के साथ:

• आईआर और यूवी रेंज में उपकरणों में दृश्यमान रंग नहीं होता है, इसलिए उनके लिए यह विशेषता केवल वही है जो विकिरण स्पेक्ट्रम की विशेषता है;
• यह पैरामीटर प्रत्यक्ष उत्सर्जन वाले एल ई डी के लिए अधिक लागू होता है - फॉस्फोर वाले तत्व एक विस्तृत बैंड में उत्सर्जित होते हैं, इसलिए उनकी तरंग दैर्ध्य को स्पष्ट रूप से चित्रित नहीं किया जा सकता है (एक सफेद रंग की तरंग दैर्ध्य क्या हो सकती है?)।

इसलिए, उत्सर्जित तरंग की तरंग दैर्ध्य काफी जानकारीपूर्ण आंकड़ा है।

वर्तमान खपत

खपत की गई धारा वह ऑपरेटिंग करंट है जिस पर विकिरण की चमक इष्टतम होती है। यदि यह थोड़ा पार हो गया है, तो डिवाइस जल्दी से विफल नहीं होगा - और यह अधिकतम स्वीकार्य से इसका अंतर है। इसे कम करना भी अवांछनीय है - विकिरण की तीव्रता कम हो जाएगी।

शक्ति

बिजली की खपत - यहाँ सब कुछ सरल है। प्रत्यक्ष धारा में, यह केवल उपभोग की गई धारा और लागू वोल्टेज का उत्पाद है। प्रकाश प्रौद्योगिकी के निर्माता बड़ी संख्या में पैकेजिंग पर समान शक्ति का संकेत देकर इस अवधारणा में भ्रम पैदा करते हैं - एक गरमागरम दीपक की शक्ति, जिसका चमकदार प्रवाह किसी दिए गए दीपक के प्रवाह के बराबर होता है।

दृश्यमान ठोस कोण

प्रत्यक्ष ठोस कोण को प्रकाश स्रोत के केंद्र से निकलने वाले शंकु के रूप में सबसे आसानी से दर्शाया जाता है। यह पैरामीटर इस शंकु के उद्घाटन कोण के बराबर है। संकेतक एल ई डी के लिए, यह निर्धारित करता है कि अलार्म को बाहर से कैसे देखा जाएगा। प्रकाश तत्वों के लिए, चमकदार प्रवाह इस पर निर्भर करता है।

अधिकतम प्रकाश तीव्रता

डिवाइस की तकनीकी विशेषताओं में अधिकतम चमकदार तीव्रता कैंडेलस में इंगित की गई है। लेकिन व्यवहार में यह एक चमकदार प्रवाह की अवधारणा के साथ काम करने के लिए अधिक सुविधाजनक निकला। चमकदार प्रवाह (लुमेन में) चमकदार तीव्रता (कैंडेला में) और स्पष्ट ठोस कोण के उत्पाद के बराबर है।एक ही चमकदार तीव्रता वाले दो एलईडी अलग-अलग कोणों पर अलग-अलग रोशनी देते हैं। कोण जितना बड़ा होगा, चमकदार प्रवाह उतना ही अधिक होगा। तो यह प्रकाश व्यवस्था की गणना के लिए अधिक सुविधाजनक है।

वोल्टेज ड्रॉप

फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप वह वोल्टेज है जो एलईडी के चालू होने पर गिरता है। इसे जानकर, कोई भी आवश्यक वोल्टेज की गणना कर सकता है, उदाहरण के लिए, प्रकाश उत्सर्जक तत्वों की एक श्रृंखला श्रृंखला खोलने के लिए।

कैसे पता करें कि एलईडी को किस वोल्टेज के लिए रेट किया गया है

एक एलईडी के नाममात्र वोल्टेज का पता लगाने का सबसे आसान तरीका संदर्भ साहित्य से परामर्श करना है। लेकिन अगर आप बिना किसी निशान के अज्ञात मूल के एक उपकरण पर आते हैं, तो आप इसे एक समायोज्य शक्ति स्रोत से जोड़ सकते हैं और वोल्टेज को शून्य से आसानी से बढ़ा सकते हैं। एक निश्चित वोल्टेज पर, एलईडी तेज चमकेगी। यह तत्व का ऑपरेटिंग वोल्टेज है। यह जाँच करते समय कुछ बातों का ध्यान रखना चाहिए:

• परीक्षण के तहत उपकरण एक अंतर्निहित अवरोधक के साथ हो सकता है और इसे पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टेज (220 वी तक) के लिए डिज़ाइन किया गया है - प्रत्येक शक्ति स्रोत में ऐसी समायोजन सीमा नहीं होती है;
• एलईडी विकिरण स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग (यूवी या आईआर) के बाहर हो सकता है - फिर प्रज्वलन का क्षण नेत्रहीन निर्धारित नहीं किया जा सकता है (हालांकि कुछ मामलों में आईआर डिवाइस की चमक स्मार्टफोन कैमरे के माध्यम से देखी जा सकती है);
• ध्रुवीयता के सख्त पालन के साथ तत्व को निरंतर वोल्टेज स्रोत से जोड़ना आवश्यक है, अन्यथा एलईडी को रिवर्स वोल्टेज के साथ अक्षम करना आसान है जो डिवाइस की क्षमताओं से अधिक है।

यदि तत्व के पिनआउट को जानने में कोई विश्वास नहीं है, तो वोल्टेज को 3 ... 3.5 वी तक बढ़ाना बेहतर है, अगर एलईडी प्रकाश नहीं करता है, तो वोल्टेज हटा दें, स्रोत ध्रुवों का कनेक्शन बदलें और दोहराएं प्रक्रिया।

एक एलईडी की ध्रुवीयता का निर्धारण कैसे करें

लीड की ध्रुवीयता निर्धारित करने के लिए कई तरीके हैं।

1. सीसा रहित तत्वों (COB सहित) के लिए, आपूर्ति वोल्टेज की ध्रुवता सीधे मामले पर इंगित की जाती है - शेल पर प्रतीकों या ज्वार द्वारा।
2. चूंकि एलईडी में नियमित पी-एन जंक्शन होता है, इसलिए इसे डायोड टेस्ट मोड में मल्टीमीटर के साथ कहा जा सकता है। कुछ परीक्षकों में एक मापने वाला वोल्टेज होता है जो एलईडी को रोशन करने के लिए पर्याप्त होता है। फिर तत्व की चमक से कनेक्शन की शुद्धता को दृष्टि से नियंत्रित किया जा सकता है।
3. धातु के मामले में सीसीसीपी द्वारा निर्मित कुछ उपकरणों में कैथोड क्षेत्र में एक कुंजी (फलाव) थी।
4. आउटपुट तत्वों के लिए, कैथोड आउटपुट लंबा होता है। इस आधार पर, केवल गैर-सोल्डर तत्वों के लिए पिनआउट निर्धारित करना संभव है। प्रयुक्त एलईडी लीड को छोटा किया जाता है और किसी भी तरह से माउंट करने के लिए मुड़ा हुआ होता है।
5. अंत में, स्थान का पता लगाएं एनोड और कैथोड शायद वही तरीका है जो एलईडी के वोल्टेज को निर्धारित करने के लिए है। चमक तभी संभव होगी जब तत्व सही ढंग से चालू हो - कैथोड स्रोत के ऋण से, एनोड से प्लस तक।

प्रौद्योगिकी विकास अभी भी खड़ा नहीं है। कुछ दशक पहले तक, प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए एलईडी एक महंगा खिलौना था। अब उसके बिना जीवन की कल्पना करना कठिन है। आगे क्या होगा - समय ही बताएगा।

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