रंगीत एलईडी: तुम्हाला वेगवेगळे रंग कसे मिळतील?

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना रंगीत एलईडी अलीकडच्या काळात ते आम्हाला सोबत करत आहेत. प्रत्येक वेळी LEDs च्या नवीन छटा दिसतात, कारण हे सर्व प्रकरणांमध्ये सोपे नव्हते. उदाहरणार्थ, एक कुतूहल म्हणून, तुम्हाला हे माहित असले पाहिजे की पांढरा प्रकाश LEDs आणि निळा प्रकाश LEDs बाजारात आलेले शेवटचे आहेत.

सध्या ते बनले आहेत डायोडचा एक प्रकार अनेक क्षेत्रांसाठी आवश्यक. म्हणून, या लेखात आपण शिकाल आपल्याला फक्त माहित असणे आवश्यक आहे या वर मूलभूत इलेक्ट्रॉनिक घटक, आणि ते प्रकाश का उत्सर्जित करतात, ते रंग का आणि बरेच काही ...

सेमीकंडक्टर प्रकाश उत्सर्जक स्रोत

आपल्याला माहित असले पाहिजे की, प्रकाश उत्सर्जनाचे दोन स्त्रोत जे अर्धसंवाहक उपकरणांमधून येऊ शकतात लेसर डायोड आणि एलईडी डायोड. LED उत्स्फूर्त उत्सर्जनावर आधारित आहे, तर लेझर उत्तेजित उत्सर्जनावर आधारित आहेत. हाच दोघांमधील फरक आहे.

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना प्रकाश उत्सर्जक डायोड (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये ते सर्वात सामान्य प्रकाश स्रोत आहेत. ते डिजिटल घड्याळांवर वेळ दर्शविण्यासाठी, बॅटरीचे ऑपरेशन किंवा चार्ज सिग्नल करण्यासाठी वापरले जातात. अनुप्रयोग बरेच आहेत आणि आता त्यांनी नवीन एलईडी बल्बसह सर्व प्रकारच्या खोल्या आणि अगदी वाहनांसाठी देखील प्रकाश टाकला आहे.

ही LED उपकरणे च्या गटाशी संबंधित आहेत ऑप्टो-सेमीकंडक्टर, विद्युत प्रवाहाचे प्रकाशात रूपांतर करण्यास सक्षम. या लाइटिंग डिव्हाइसचा टिकाऊ असण्याचा मोठा फायदा आहे, कारण ते लाइट बल्बसारखे जळत नाही आणि ते अधिक कार्यक्षम देखील आहे, म्हणून वापर पारंपारिक प्रकाश बल्बपेक्षा खूपच कमी आहे. याव्यतिरिक्त, त्यांचा उत्पादन खर्च खूप कमी आहे, म्हणूनच ते इतके लोकप्रिय झाले आहेत.

इतर कोणत्याही सेमीकंडक्टर उपकरणाप्रमाणे, एलईडीमध्ये मूलभूत मुख्य घटक असतात, जसे की छिद्रांसह पी झोन ​​(+) आणि इलेक्ट्रॉनसह एन झोन (-), म्हणजे, कोणत्याही सेमीकंडक्टरचे नेहमीचे चार्ज वाहक. आणि हे बनवते:

• जेव्हा P बाजू वीज पुरवठ्याशी जोडलेली असते आणि N बाजू जमिनीशी जोडलेली असते, तेव्हा जोडणी अग्रेषित होते, ज्यामुळे डायोडमधून विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो आणि प्रकाश उत्सर्जित होतो जो आपण सर्व पाहू शकतो.
• जर P बाजू जमिनीशी जोडलेली असेल आणि N बाजू वीज पुरवठ्याशी जोडलेली असेल, तर जोडणी रिव्हर्स बायस्ड असल्याचे म्हटले जाते, ज्यामुळे विद्युत् प्रवाह रोखतो. तुम्हाला आधीच माहित आहे की डायोड एका दिशेने विद्युत् प्रवाह रोखतात.
• फॉरवर्ड बायस्ड असताना, पी-साइड आणि एन-साइड बहुसंख्य आणि अल्पसंख्याक चार्ज वाहक एकमेकांशी एकत्रित होतात, PN जंक्शनच्या कमी होणार्‍या स्तरामध्ये चार्ज वाहकांना तटस्थ करतात. आणि, या बदल्यात, इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे हे स्थलांतर विशिष्ट प्रमाणात फोटॉन सोडते, म्हणजेच उर्जेचा काही भाग प्रकाशाच्या स्वरूपात, स्थिर (मोनोक्रोमॅटिक) तरंगलांबीसह उत्सर्जित होतो. हे एलईडीच्या रंगाचे वैशिष्ट्य असेल, कारण ते उत्सर्जित केलेल्या तरंगलांबीवर अवलंबून ते IR, निळा, पिवळा, हिरवा, पिवळा, एम्बर, पांढरा, लाल, अतिनील इत्यादी असू शकतो.
• इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रमची उत्सर्जित तरंगलांबी, आणि म्हणून रंग, डायोडचे पीएन जंक्शन तयार करणार्या सेमीकंडक्टर सामग्रीद्वारे निर्धारित केले जाते. म्हणून, स्पेक्ट्रम किंवा दृश्यमान श्रेणीमध्ये नवीन रंग तयार करण्यासाठी अर्धसंवाहक संयुगे विविध असू शकतात किंवा खेळले जाऊ शकतात.

असे म्हटले पाहिजे की लाल, निळा आणि हिरवा (आरजीबी किंवा लाल हिरवा निळा) रंग सहजपणे एकत्र केले जाऊ शकतात. पांढरा प्रकाश निर्माण करा. दुसरीकडे, असे म्हटले पाहिजे की रंगानुसार एलईडीचे कार्यरत व्होल्टेज देखील बदलते. उदाहरणार्थ, लाल, हिरवा, अंबर आणि पिवळा रंग काम करण्यासाठी सुमारे 1.8 व्होल्ट आवश्यक आहे. आणि हे असे आहे की प्रकाश उत्सर्जक डायोडची कार्यरत व्होल्टेज श्रेणी एलईडीच्या निर्मितीसाठी वापरल्या जाणार्‍या सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या ब्रेकडाउन व्होल्टेजनुसार निर्धारित केली जाऊ शकते.

एलईडी प्रकार

LEDs चे अनेक प्रकारे वर्गीकरण केले जाऊ शकते, त्यातील मुख्य म्हणजे ते उत्सर्जित होणाऱ्या तरंगलांबीनुसार करणे. दोन विभाग:

•  दृश्यमान LEDs: ते दृश्यमान स्पेक्ट्रममध्ये म्हणजे 400nm आणि 750nm दरम्यान तरंगलांबी उत्सर्जित करतात. ही श्रेणी मानवी डोळा पाहू शकतो, ज्याप्रमाणे ध्वनी क्षेत्रात आपण फक्त 20 Hz आणि 20 Khz दरम्यान ऐकू शकतो. 20 Hz खाली इन्फ्रासाऊंड आहेत जे आपण ऐकू शकत नाही आणि 20 Khz वरील अल्ट्रासाऊंड आहेत जे आपण कॅप्चर करू शकत नाही. प्रकाशाच्या बाबतीतही असेच घडते, जेव्हा ते 400 nm च्या खाली जाते तेव्हा इन्फ्रारेड किंवा IR असते आणि जेव्हा ते 750 nm च्या वर जाते तेव्हा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश असतो. दोन्ही मानवी डोळ्यांना अदृश्य.
•  अदृश्य LEDs: त्या तरंगलांबी आहेत ज्या आपण पाहू शकत नाही, जसे की IR डायोड किंवा UV डायोडच्या बाबतीत आहे.

दृश्यमान LEDs प्रामुख्याने प्रकाश किंवा सिग्नलिंगसाठी वापरले जातात. फोटो सेन्सरच्या वापरासह ऑप्टिकल स्विचेस, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन्स आणि अॅनालिसिस इत्यादीसह ऍप्लिकेशन्समध्ये अदृश्य LEDs वापरले जातात.

कार्यक्षमता

तुम्हाला माहीतच आहे की, एलईडी लाइटिंग जास्त आहे अधिक कार्यक्षम पारंपारिक पेक्षा, त्यामुळे ते खूप कमी ऊर्जा वापरते. हे LEDs च्या स्वरूपामुळे आहे. आणि खालील तक्त्यामध्ये तुम्ही प्रकाशमय प्रवाह आणि LED ला पुरवलेल्या विद्युत इनपुट पॉवरमधील संबंध पाहू शकता. म्हणजेच, ते लुमेन प्रति वॅट (lm/W) मध्ये व्यक्त केले जाऊ शकते:

एलईडी बांधकाम

स्रोत: रिसर्चगेट

La प्रकाश उत्सर्जक डायोडची रचना आणि बांधणी सामान्य डायोडपेक्षा खूप वेगळी आहे, जसे की झेनर इ. जेव्हा त्याचे PN जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड असेल तेव्हा LED मधून प्रकाश उत्सर्जित होईल. PN जंक्शन घन इपॉक्सी राळ आणि पारदर्शक प्लास्टिकच्या गोलार्ध घुमटाने झाकलेले आहे जे LED च्या आतील भागाचे वातावरणातील त्रास, कंपन आणि थर्मल धक्क्यांपासून संरक्षण करते.

वापरून पीएन जंक्शन तयार केले जाते साहित्य गॅलियम आर्सेनाइड, गॅलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड, गॅलियम फॉस्फाइड, इंडियम गॅलियम नायट्राइड, गॅलियम अॅल्युमिनियम नायट्राइड, सिलिकॉन कार्बाइड इ. उदाहरणार्थ, लाल एलईडी गॅलियम आर्सेनाइड सब्सट्रेटवर, गॅलियम फॉस्फाइडवर हिरवा, पिवळा आणि नारिंगी इत्यादींवर बांधला जातो. रेड्समध्ये, N-प्रकारचा थर टेल्युरियम (Te) सह डोप केलेला असतो आणि P थर जस्त (Zn) सह डोप केलेला असतो. दुसरीकडे, संपर्क स्तर P बाजूला अॅल्युमिनियम आणि N बाजूला टिन-अॅल्युमिनियम वापरून तयार केले जातात.

तसेच, तुम्हाला हे माहित असले पाहिजे की हे जंक्शन जास्त प्रकाश सोडत नाहीत, म्हणून इपॉक्सी राळ घुमट हे अशा प्रकारे तयार केले जाते की PN जंक्शनद्वारे उत्सर्जित होणारे प्रकाशाचे फोटॉन त्याद्वारे सर्वोत्तम परावर्तित आणि केंद्रित होतात. म्हणजेच, ते केवळ संरक्षक म्हणून काम करत नाही, तर प्रकाश केंद्रित करणार्‍या लेन्स म्हणून देखील कार्य करते. हेच कारण आहे की उत्सर्जित प्रकाश एलईडीच्या शीर्षस्थानी अधिक उजळ दिसतो.

LEDs हे सुनिश्चित करण्यासाठी डिझाइन केले आहेत की चार्ज वाहकांचे बहुतेक पुनर्संयोजन पीएन जंक्शनच्या पृष्ठभागावर होते स्पष्ट कारणांमुळे, आणि ते अशा प्रकारे साध्य केले जाते:

• सब्सट्रेटची डोपिंग एकाग्रता वाढवून, अतिरिक्त अल्पसंख्यक चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन संरचनेच्या शीर्षस्थानी जातात, पुन्हा एकत्र होतात आणि LED पृष्ठभागावर प्रकाश उत्सर्जित करतात.
• चार्ज वाहकांची प्रसार लांबी वाढवून, म्हणजे, L = √ Dτ, जेथे D हा प्रसार गुणांक आहे आणि τ हा चार्ज वाहकाचा जीवनकाळ आहे. जेव्हा ते गंभीर मूल्याच्या पलीकडे वाढवले ​​जाते, तेव्हा डिव्हाइसमध्ये प्रकाशीत फोटॉनचे पुनर्शोषण होण्याची शक्यता असते.

अशा प्रकारे, जेव्हा LED डायोड फॉरवर्ड बायसने जोडलेला असतो, मालवाहू वाहक ते PN जंक्शनवर विद्यमान संभाव्य अडथळ्यावर मात करण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा मिळवतात. P-प्रकार आणि N-प्रकार सेमीकंडक्टर दोन्हीमधील अल्पसंख्याक चार्ज वाहक जंक्शनवर इंजेक्शन दिले जातात आणि बहुसंख्य वाहकांसह पुन्हा एकत्र केले जातात. बहुसंख्य आणि अल्पसंख्याक वाहकांचे संयोजन दोन प्रकारे असू शकते:

• रेडिएटिव्ह: जेव्हा पुनर्संयोजनादरम्यान प्रकाश उत्सर्जित होतो.
• रेडिएटिव्ह नाही: पुनर्संयोजनादरम्यान प्रकाश उत्सर्जित होत नाही, उष्णता निर्माण होते. म्हणजेच, लागू केलेल्या विद्युत ऊर्जेचा काही भाग उष्णतेच्या स्वरूपात गमावला जातो आणि प्रकाश नाही. प्रकाश किंवा उष्णता निर्माण करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या उर्जेच्या टक्केवारीवर अवलंबून, ही एलईडीची कार्यक्षमता असेल.

सेंद्रिय सेमीकंडक्टर

अलीकडे ते बाजारातही मोडले आहेत OLED किंवा सेंद्रिय प्रकाश-उत्सर्जक डायोड, जे प्रदर्शनासाठी वापरले गेले आहेत. हे नवीन सेंद्रिय डायोड सेंद्रिय निसर्गाच्या सामग्रीचे बनलेले आहेत, म्हणजे, एक सेंद्रिय अर्धसंवाहक, जेथे अंशतः किंवा सर्व सेंद्रिय रेणूमध्ये वहन करण्याची परवानगी आहे.

हे सेंद्रिय पदार्थ असू शकतात क्रिस्टलीय टप्पा किंवा पॉलिमरिक रेणूंमध्ये. अतिशय पातळ रचना, कमी किमतीचा, त्यांना ऑपरेट करण्यासाठी खूप कमी व्होल्टेजची आवश्यकता आहे, त्यांच्याकडे उच्च चमक आणि कमाल कॉन्ट्रास्ट आणि तीव्रता आहे.

एलईडी रंग

सामान्य सेमीकंडक्टर डायोड्सच्या विपरीत, मी आधी सांगितल्याप्रमाणे LEDs वापरत असलेल्या संयुगांमुळे प्रकाश उत्सर्जित करतात. सामान्य सेमीकंडक्टर डायोड सिलिकॉन किंवा जर्मेनियमपासून बनवले जातात, परंतु प्रकाश-उत्सर्जक डायोड असतात संयुगे जसे की:

• गॅलियम आर्सेनाइड
• गॅलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड
• सिलिकियम कार्बाइड
• इंडियम गॅलियम नायट्राइड

इच्छित रंग मिळविण्यासाठी या सामग्रीचे मिश्रण केल्याने एक अद्वितीय आणि भिन्न तरंगलांबी तयार होऊ शकते. भिन्न अर्धसंवाहक संयुगे दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रमच्या परिभाषित क्षेत्रांमध्ये प्रकाश उत्सर्जित करतात आणि त्यामुळे प्रकाशाच्या तीव्रतेचे विविध स्तर निर्माण करतात. एलईडीच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सेमीकंडक्टर सामग्रीची निवड फोटॉन उत्सर्जनाची तरंगलांबी आणि उत्सर्जित प्रकाशाचा परिणामी रंग ठरवेल.

रेडिएशन नमुना

रेडिएशन पॅटर्नची व्याख्या उत्सर्जित पृष्ठभागाच्या संदर्भात प्रकाश उत्सर्जनाचा कोन म्हणून केली जाते. उत्सर्जित पृष्ठभागाच्या लंब दिशेने जास्तीत जास्त शक्ती, तीव्रता किंवा ऊर्जा प्राप्त केली जाईल. प्रकाश उत्सर्जन कोन उत्सर्जित होत असलेल्या रंगावर अवलंबून असतो आणि सामान्यतः सुमारे 80° आणि 110° दरम्यान बदलतो. येथे एक टेबल आहे विविध रंग आणि साहित्य:

LED द्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशाचा रंग द्वारे निर्धारित केला जात नाही प्लास्टिक शरीराचा रंग जे LED संलग्न करते. हे अगदी स्पष्ट केले पाहिजे. मी आधी सांगितल्याप्रमाणे, इपॉक्सी रेझिन प्रकाश आउटपुट सुधारण्यासाठी आणि LED बंद असताना रंग दर्शवण्यासाठी दोन्ही वापरले जाते.

एलईडी बहुरंगी

बाजारात ए LEDs चे विविध प्रकार उपलब्ध आहेत, विविध आकार, आकार, रंग, आउटपुट प्रकाश तीव्रता इ. तथापि, असे म्हटले पाहिजे की त्याच्या किंमतीचा निर्विवाद राजा गॅलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड लाल एलईडी आहे, ज्याचा व्यास 5 मिमी आहे. ते जगात सर्वाधिक वापरले जाते, म्हणून ते सर्वात मोठ्या प्रमाणात तयार केले जाते.

तथापि, आपण पाहिल्याप्रमाणे, सध्या बरेच भिन्न रंग आहेत आणि अनेक रंग एकत्र केले जात आहेत. एलईडी बहुरंगी जसे आपण या विभागात पाहणार आहोत…

bicolored

बायकलर एलईडी, त्याच्या नावाप्रमाणे, ए दोन भिन्न रंगांमध्ये उत्सर्जन करण्यास सक्षम एलईडी. एकाच पॅकेजमध्ये दोन भिन्न रंगीत LEDs एकत्र करून हे साध्य केले जाते. अशा प्रकारे, आपण एका रंगातून दुसर्‍या रंगात बदलू शकता. उदाहरणार्थ, त्या LEDs प्रमाणे जे तुम्ही काही डिव्हाइसेसवर पाहता त्या बॅटरी चार्जची स्थिती दर्शवण्यासाठी जी चार्ज होत असताना लाल होते आणि ती आधीच चार्ज झाल्यावर हिरवी होते.

या LEDs तयार करण्यासाठी समांतर जोडलेले आहेत, एका एलईडीच्या एनोडसह दुसर्‍या एलईडीच्या कॅथोडशी जोडलेले आहे आणि त्याउलट. अशाप्रकारे, जेव्हा कोणत्याही एनोडला वीज पुरवठा केला जातो, तेव्हा फक्त एक एलईडी उजळेल, जो त्याच्या एनोडद्वारे वीज प्राप्त करत आहे. दोन्ही एनोड्स एकाच वेळी चालत असल्यास, डायनॅमिक स्विचिंगसह एकाच वेळी दोन्ही चालू करणे देखील शक्य आहे.

तिरंगा

आमच्याकडे तिरंगा LEDs देखील आहेत, म्हणजेच ते तीन भिन्न रंग उत्सर्जित करू शकतात दोन ऐवजी. हे समान पॅकेजमधील सामान्य कॅथोडसह तीन एलईडी एकत्र करतात आणि एक किंवा दोन रंग उजळण्यासाठी, तुम्हाला कॅथोड जमिनीवर जोडणे आवश्यक आहे. आणि आपण नियंत्रित किंवा चालू करू इच्छित असलेल्या रंगाच्या एनोडद्वारे पुरवलेला प्रवाह.

म्हणजेच, एक किंवा दोन-रंगाच्या एलईडी लाइटिंगसाठी, कनेक्ट करणे आवश्यक आहे एकतर एनोडला वीज पुरवठा वैयक्तिकरित्या किंवा एकाच वेळी. हे तिरंगा LEDs देखील अनेकदा मोबाइल फोन सारख्या अनेक उपकरणांमध्ये, सूचना इ. सूचित करण्यासाठी वापरले जातात. तसेच, या प्रकारचा डायोड फॉरवर्ड करंटच्या वेगवेगळ्या गुणोत्तरांवर दोन एलईडी चालू करून प्राथमिक रंगांच्या अतिरिक्त छटा निर्माण करतो.

आरजीबी एलईडी

हा मुळात तिरंगा एलईडीचा एक प्रकार आहे, या प्रकरणात म्हणून ओळखले जाते आरजीबी (लाल हिरवा निळा), कारण ते त्या तीन रंगांचे दिवे उत्सर्जित करते. हे रंगीत ट्रिम स्ट्रिप्स आणि गेमिंग गियरमध्ये खूप लोकप्रिय झाले आहेत, जसे तुम्हाला माहित असेल. तथापि, आपल्याकडे प्राथमिक रंग असूनही, सर्व रंग आणि छटा तयार करणे शक्य नाही. काही रंग RGB त्रिकोणाच्या बाहेर पडतात आणि गुलाबी, तपकिरी, इत्यादी रंग RGB सह येणे कठीण आहे.

LED फायदे आणि तोटे

आता मुख्य काय आहेत ते पाहण्याची वेळ आली आहे फायदे आणि तोटे या एलईडी डायोड्सपैकी:

फायदे

• लहान आकार
• कमी उत्पादन खर्च
• लांब शेल्फ लाइफ (वितळणार नाही)*
• उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता / कमी वापर
• कमी तापमान / कमी विकिरणित उष्णता
• डिझाइन लवचिकता
• ते अनेक भिन्न रंग आणि अगदी पांढरा प्रकाश देखील तयार करू शकतात.
• उच्च स्विचिंग गती
• उच्च प्रकाश तीव्रता
• प्रकाश एका दिशेने केंद्रित करण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकते
• ते सॉलिड-स्टेट सेमीकंडक्टर उपकरण आहेत, म्हणून ते अधिक मजबूत आहेत: थर्मल शॉक आणि कंपनांना अधिक प्रतिरोधक
• अतिनील किरणांची उपस्थिती नाही

तोटे

• रेडियंट आउटपुट पॉवर आणि LED च्या तरंगलांबीवर वातावरणीय तापमान अवलंबन.
• जादा व्होल्टेज आणि/किंवा जास्त विद्युत् प्रवाहामुळे झालेल्या नुकसानास संवेदनशीलता.
• सैद्धांतिक एकूण कार्यक्षमता केवळ विशेष थंड किंवा स्पंदित परिस्थितीतच प्राप्त होते.

अॅप्लिकेशन्स

शेवटचे परंतु किमान नाही, ते काय आहेत हे दर्शविणे आवश्यक आहे संभाव्य अनुप्रयोग ज्यासाठी हे रंगीत एलईडी हेतू आहेत:

• वाहन दिवे साठी
• चिन्ह: निर्देशक, चिन्हे, रहदारी दिवे
• डॅशबोर्डवर व्हिज्युअल माहिती प्रदर्शित करा
• डिस्प्लेसाठी जेथे पिक्सेल LEDs चे बनलेले आहेत
• वैद्यकीय अनुप्रयोग
• खेळणी
• इल्यूमिन्सियोन
• रिमोट कंट्रोल्स (IR LEDs)
• इत्यादी