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

LEDs तप्त दिवे वेगाने विस्थापित करत आहेत जवळपास सर्वच क्षेत्रात जिथे त्यांचे स्थान अढळ दिसत होते. सेमीकंडक्टर घटकांचे स्पर्धात्मक फायदे खात्रीशीर होते: कमी खर्च, दीर्घ सेवा आयुष्य आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे उच्च कार्यक्षमता. दिव्यांची कार्यक्षमता 5% पेक्षा जास्त नसताना, काही LED उत्पादक विजेच्या वापरलेल्या किमान 60% प्रकाशात रूपांतर घोषित करतात. या विधानांची सत्यता विपणकांच्या विवेकबुद्धीवर राहते, परंतु सेमीकंडक्टर घटकांच्या ग्राहक गुणधर्मांचा वेगवान विकास कोणालाही शंका नाही.

एलईडी म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करते

प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (एलईडी) एक सामान्य आहे सेमीकंडक्टर डायोडक्रिस्टल्सपासून बनविलेले:

• गॅलियम आर्सेनाइड, इंडियम फॉस्फाइड किंवा झिंक सेलेनाइड - ऑप्टिकल श्रेणी उत्सर्जकांसाठी;
• गॅलियम नायट्राइड - अतिनील श्रेणीच्या उपकरणांसाठी;
• लीड सल्फाइड - इन्फ्रारेड रेंजमध्ये पसरणाऱ्या घटकांसाठी.

या सामग्रीची निवड या वस्तुस्थितीमुळे होते की त्यांच्यापासून बनवलेल्या डायोड्सचे p-n जंक्शन थेट व्होल्टेज लागू केल्यावर प्रकाश उत्सर्जित करते. पारंपारिक सिलिकॉन किंवा जर्मेनियम डायोड फारच कमी ल्युमिनेसेन्स प्रदर्शित करतात.

एलईडी उत्सर्जन अर्धसंवाहक घटकाच्या गरम होण्याच्या डिग्रीशी संबंधित नाही, ते चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र) च्या पुनर्संयोजनादरम्यान इलेक्ट्रॉनच्या एका ऊर्जा पातळीपासून दुसर्‍या स्तरावर संक्रमणामुळे होते. परिणामी प्रकाश मोनोक्रोमॅटिक आहे.

अशा रेडिएशनची वैशिष्ठ्यता एक अतिशय संकीर्ण स्पेक्ट्रम आहे आणि प्रकाश फिल्टरसह इच्छित रंग वेगळे करणे कठीण आहे. आणि या उत्पादन तत्त्वासह काही चमकणारे रंग (पांढरे, निळे) अप्राप्य आहेत. म्हणून, सध्या व्यापक तंत्रज्ञान ज्यामध्ये LED चे बाह्य पृष्ठभाग फॉस्फरने झाकलेले असते आणि त्याची चमक p-n जंक्शनच्या उत्सर्जनाने सुरू होते (जे दृश्यमान किंवा UV श्रेणीमध्ये असू शकते).

एलईडीची रचना

LED मूलतः पारंपरिक डायोड प्रमाणेच डिझाइन केले होते - एक p-n जंक्शन आणि दोन लीड्स. चमक पाहण्यासाठी पारदर्शक खिडकीसह पारदर्शक कंपाउंड किंवा धातूपासून बनविलेले शरीर. परंतु त्यांनी डिव्हाइस शेलमध्ये अतिरिक्त घटक कसे तयार करावे हे शिकले. उदाहरणार्थ, प्रतिरोधक - एलईडी चालू करण्यासाठी बाह्य स्ट्रॅपिंगशिवाय आवश्यक व्होल्टेज (12 V, 220 V) च्या सर्किटमध्ये. किंवा फ्लॅशिंग प्रकाश-उत्सर्जक घटक तयार करण्यासाठी डिव्हायडरसह जनरेटर. तसेच, शरीराला फॉस्फरने लेपित केले होते, जे p-n जंक्शन प्रज्वलित केल्यावर चमकते - त्यामुळे ते LEDs च्या क्षमतांचा विस्तार करण्यास सक्षम होते.

लीड-फ्री रेडिओ घटकांवर स्विच करण्याच्या ट्रेंडने LEDs सोडले नाहीत. उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या फायद्यासह एसएमडी उपकरणे प्रकाश तंत्रज्ञानामध्ये वेगाने बाजारपेठ मिळवत आहेत. या घटकांना लीड्स नसतात. पी-एन जंक्शन सिरेमिक बेसवर बसवलेले आहे, कंपाऊंडने भरलेले आहे आणि फॉस्फरने लेपित आहे.व्होल्टेज संपर्क पॅडद्वारे पुरवले जाते.

सध्या, प्रकाश साधने COB-तंत्रज्ञानाद्वारे तयार केलेल्या LEDs सह सुसज्ज होऊ लागली. त्याचे सार असे आहे की एका प्लेटवर मॅट्रिक्समध्ये जोडलेले अनेक (2-3 ते शेकडो) p-n जंक्शन बसवले आहेत. प्रत्येक गोष्टीच्या शीर्षस्थानी एका घरामध्ये (किंवा एसएमडी मॉड्यूल तयार केले जाते) आणि फॉस्फरने झाकलेले असते. या तंत्रज्ञानामध्ये उत्तम संभावना आहेत, परंतु LEDs च्या इतर आवृत्त्या पूर्णपणे विस्थापित होण्याची शक्यता नाही.

कोणत्या प्रकारचे LEDs अस्तित्वात आहेत आणि ते कुठे वापरले जातात

ऑप्टिकल रेंज LEDs चा वापर संकेत घटक आणि प्रकाश साधने म्हणून केला जातो. प्रत्येक विशिष्टतेसाठी वेगवेगळ्या आवश्यकता आहेत.

निर्देशक LEDs

इंडिकेटर एलईडीचे कार्य डिव्हाइसची स्थिती (वीज पुरवठा, अलार्म, सेन्सर अॅक्ट्युएशन इ.) दर्शवणे आहे. p-n जंक्शन ग्लो असलेले LEDs या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. फॉस्फरसह उपकरणे वापरण्यास मनाई नाही, परंतु विशेष बिंदू नाही. येथे चमक प्रथम स्थानावर नाही. कॉन्ट्रास्ट आणि वाइड व्ह्यूइंग अँगलला प्राधान्य आहे. डिव्हाइसेसच्या पॅनेलवर एलईडी (खरे छिद्र), बोर्डवर - एलईडी आणि एसएमडी वापरले जातात.

LEDs प्रकाश

प्रकाशासाठी, त्याउलट, बहुतेक फॉस्फरसह घटक वापरले जातात. हे पुरेसे चमकदार प्रवाह आणि नैसर्गिक रंगांच्या जवळ अनुमती देते. या भागातील आउटपुट LEDs व्यावहारिकपणे SMD घटकांद्वारे पिळून काढले जातात. COB LEDs मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

वेगळ्या श्रेणीमध्ये ऑप्टिकल किंवा इन्फ्रारेड श्रेणीमध्ये सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी डिझाइन केलेली उपकरणे वाटप केली जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, घरगुती उपकरणांसाठी किंवा सुरक्षा उपकरणांसाठी रिमोट कंट्रोल डिव्हाइसेससाठी. आणि अतिनील घटकांचा वापर कॉम्पॅक्ट यूव्ही स्त्रोतांसाठी केला जाऊ शकतो (चलन शोधक, जैविक सामग्री इ.).

LEDs ची मुख्य वैशिष्ट्ये

कोणत्याही डायोडप्रमाणे, LEDs मध्ये सामान्य, "डायोड" वैशिष्ट्ये आहेत. मर्यादा पॅरामीटर्स, ज्याच्या जास्तीमुळे डिव्हाइस अपयशी ठरते:

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

इतर वैशिष्ट्ये "डायोड" विशिष्ट आहेत.

चकाकीचा रंग

ल्युमिनेसेन्सचा रंग - हे पॅरामीटर ऑप्टिकल रेंज LEDs चे वैशिष्ट्य दर्शवते. बर्याच बाबतीत, ल्युमिनेअर्स वेगवेगळ्या सह पांढरे असतात प्रकाश तापमान. इंडिकेटर लाइट्ससाठी कोणतेही दृश्यमान रंग सरगम ​​असू शकतात.

तरंगलांबी

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

• आयआर आणि यूव्ही श्रेणीतील उपकरणांमध्ये दृश्यमान रंग नसतो, म्हणून त्यांच्यासाठी हे वैशिष्ट्य केवळ एक आहे जे रेडिएशनच्या स्पेक्ट्रमचे वैशिष्ट्य आहे;
• हे पॅरामीटर थेट उत्सर्जन असलेल्या LEDs साठी अधिक लागू आहे - फॉस्फरसह घटक विस्तृत बँडमध्ये उत्सर्जित करतात, म्हणून त्यांची ल्युमिनेसेन्स तरंगलांबीद्वारे स्पष्टपणे दर्शविली जाऊ शकत नाही (पांढऱ्या रंगात कोणती तरंगलांबी असू शकते?).

म्हणून, उत्सर्जित तरंगलांबीची तरंगलांबी ही एक ऐवजी माहितीपूर्ण आकृती आहे.

सध्याचा वापर

सध्याचा वापर हा कार्यरत प्रवाह आहे ज्यावर उत्सर्जनाची चमक इष्टतम असते. जर ते किंचित ओलांडले असेल तर, डिव्हाइस लवकरच खंडित होणार नाही - आणि हे जास्तीत जास्त परवानगी असलेल्या फरक आहे. ते कमी करणे देखील अवांछित आहे - रेडिएशनची तीव्रता कमी होईल.

शक्ती

वीज वापर - येथे सर्वकाही सोपे आहे. थेट करंटवर हे फक्त लागू केलेल्या व्होल्टेजद्वारे वर्तमान वापराचे उत्पादन आहे. या संकल्पनेतील गोंधळ प्रकाशाच्या निर्मात्यांद्वारे तयार केला जातो, पॅकेजिंगवर मोठ्या प्रमाणात समतुल्य शक्ती निर्दिष्ट करते - इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांची शक्ती, ज्याचा चमकदार प्रवाह दिव्याच्या प्रवाहासारखा असतो.

दृश्यमान घन कोन

दृश्यमान घन कोन प्रकाश स्त्रोताच्या मध्यभागी येणारा शंकू म्हणून उत्तम प्रकारे दर्शविला जातो. हे पॅरामीटर शंकूच्या उघडण्याच्या कोनाइतके आहे. इंडिकेटर LEDs साठी, ते अलार्मचे ट्रिगरिंग बाजूने कसे दिसेल हे निर्धारित करते. प्रकाशमय घटकांसाठी, ते प्रकाशमय प्रवाह निर्धारित करते.

जास्तीत जास्त प्रकाश तीव्रता

डिव्हाइसच्या तांत्रिक वैशिष्ट्यांमध्ये जास्तीत जास्त प्रकाशाची तीव्रता candelas मध्ये निर्दिष्ट केली आहे. परंतु सराव मध्ये ते ल्युमिनस फ्लक्सच्या संकल्पनेसह ऑपरेट करणे अधिक सोयीचे आहे. ल्युमिनस फ्लक्स (लुमेनमध्ये) हे स्पष्ट घन कोनाद्वारे प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या (कॅन्डेलामध्ये) उत्पादनासारखे असते. समान प्रकाशाच्या तीव्रतेचे दोन एलईडी वेगवेगळ्या कोनात भिन्न प्रकाश देतात. कोन जितका मोठा असेल तितका प्रकाशमान प्रवाह. लाइटिंग सिस्टमची गणना करण्यासाठी हे अधिक सोयीस्कर आहे.

व्होल्टेज ड्रॉप

फॉरवर्ड व्होल्टेज ड्रॉप म्हणजे एलईडी उघडल्यावर त्यावर पडणारा व्होल्टेज. हे जाणून घेतल्यास, आपण प्रकाश-उत्सर्जक घटकांची मालिका उघडण्यासाठी आवश्यक व्होल्टेजची गणना करू शकता, उदाहरणार्थ.

एलईडीला कोणत्या व्होल्टेजसाठी रेट केले जाते हे कसे जाणून घ्यावे

LED चे रेट केलेले व्होल्टेज शोधण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे संदर्भ पुस्तकांचा सल्ला घेणे. परंतु जर तुम्हाला चिन्हांकित न करता अज्ञात मूळचे डिव्हाइस मिळाले असेल तर तुम्ही ते नियंत्रित वीज पुरवठ्याशी कनेक्ट करू शकता आणि सहजतेने व्होल्टेज शून्यातून वाढवू शकता. एका ठराविक व्होल्टेजवर एलईडी चमकदारपणे फ्लॅश होईल. हे घटकाचे कार्यरत व्होल्टेज आहे. ही चाचणी करताना लक्षात ठेवण्यासाठी अनेक बारकावे आहेत:

• चाचणी अंतर्गत डिव्हाइस अंगभूत रेझिस्टरसह असू शकते आणि पुरेसे उच्च व्होल्टेज (220 V पर्यंत) साठी डिझाइन केलेले असू शकते - प्रत्येक वीज पुरवठ्यामध्ये अशी नियमन श्रेणी नसते;
• एलईडीचे उत्सर्जन स्पेक्ट्रमच्या दृश्यमान भागाच्या बाहेर असू शकते (UV किंवा IR) - नंतर इग्निशनचा क्षण दृश्यमानपणे ओळखता येत नाही (जरी काही प्रकरणांमध्ये IR डिव्हाइसची चमक स्मार्टफोन कॅमेर्‍याद्वारे पाहिली जाऊ शकते);
• ध्रुवीयतेचे काटेकोरपणे पालन करून घटक डीसी व्होल्टेज स्त्रोताशी कनेक्ट करा, अन्यथा डिव्हाइसच्या क्षमतेपेक्षा जास्त रिव्हर्स व्होल्टेजसह LED ऑपरेशनमधून बाहेर आणणे सोपे आहे.

जर तुम्हाला घटकाच्या पिनबद्दल खात्री नसेल, तर व्होल्टेज 3...3.5V पर्यंत वाढवणे चांगले आहे, जर LED उजळला नाही तर - व्होल्टेज काढून टाका, स्त्रोत खांबाचे कनेक्शन उलट करा आणि प्रक्रिया पुन्हा करा.

एलईडीची ध्रुवीयता कशी शोधायची

लीड्सची ध्रुवीयता निश्चित करण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत.

1. लीडलेस घटकांसह (सीओबीसह), पुरवठा व्होल्टेजची ध्रुवीयता थेट केसवर दर्शविली जाते - चिन्हांद्वारे किंवा शेलवरील टॅक्सद्वारे.
2. LED ला एक सामान्य p-n जंक्शन असल्याने, डायोड चाचणी मोडमध्ये मल्टीमीटरने तपासले जाऊ शकते. काही परीक्षकांकडे LED लाइट करण्यासाठी पुरेसे मापन व्होल्टेज असते. नंतर घटकाच्या चमकाने योग्य कनेक्शन दृश्यमानपणे तपासले जाऊ शकते.
3. मेटल केसमधील काही CCCP उपकरणांमध्ये कॅथोडजवळ एक की (प्रोट्रुजन) होती.
4. शिशाच्या घटकांसह कॅथोड लीड लांब असते. या वैशिष्ट्याद्वारे केवळ न विकलेले घटक ओळखले जाऊ शकतात. वापरलेल्या LEDs सह, पिन लहान केल्या जातात आणि कोणत्याही प्रकारे इंस्टॉलेशनसाठी वाकल्या जातात.
5. शेवटी, चे स्थान शोधण्यासाठी एनोड आणि कॅथोड LED चे व्होल्टेज निर्धारित करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या त्याच पद्धतीद्वारे शक्य आहे. जर घटक योग्यरित्या चालू असेल तरच ल्युमिनेसेन्स शक्य होईल - स्त्रोताच्या वजापर्यंत कॅथोड, प्लसला एनोड.

तंत्रज्ञानाचा विकास थांबलेला नाही. काही दशकांपूर्वी प्रयोगशाळेतील प्रयोगांसाठी एलईडी हे महागडे खेळणे होते. आता त्याशिवाय जीवनाची कल्पना करणे कठीण आहे. पुढे काय होईल - वेळ सांगेल.

संबंधित लेख: