LED വിളക്കിന്റെ ഉൽപ്പന്ന തത്വം

ഒരു പ്രകാശ എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡായ LED (ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ്), വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ ദൃശ്യപ്രകാശമാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണമാണ്. ഇതിന് വൈദ്യുതിയെ നേരിട്ട് പ്രകാശമാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും. LED യുടെ ഹൃദയം ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പാണ്. ചിപ്പിന്റെ ഒരു അറ്റം ഒരു ബ്രാക്കറ്റിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, ഒരു അറ്റം ഒരു നെഗറ്റീവ് പോളാണ്, മറ്റേ അറ്റം വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന്റെ പോസിറ്റീവ് പോളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, അങ്ങനെ മുഴുവൻ ചിപ്പും എപ്പോക്സി റെസിൻ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞിരിക്കുന്നു.

സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പ് രണ്ട് ഭാഗങ്ങളാൽ നിർമ്മിതമാണ്. ഒരു ഭാഗം ഒരു പി-ടൈപ്പ് സെമികണ്ടക്ടറാണ്, അതിൽ ദ്വാരങ്ങൾ പ്രബലമാണ്, മറ്റേ അറ്റം ഒരു എൻ-ടൈപ്പ് സെമികണ്ടക്ടറാണ്, അതിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്രബലമാണ്. എന്നാൽ ഈ രണ്ട് സെമികണ്ടക്ടറുകളും ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അവയ്ക്കിടയിൽ ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ രൂപം കൊള്ളുന്നു. വയറിലൂടെ ചിപ്പിൽ വൈദ്യുത പ്രവാഹം പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ പി ഏരിയയിലേക്ക് തള്ളപ്പെടും, അവിടെ ഇലക്ട്രോണുകൾ ദ്വാരങ്ങളുമായി വീണ്ടും സംയോജിച്ച് ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ ഊർജ്ജം പുറപ്പെടുവിക്കും. ഇതാണ് എൽഇഡി പ്രകാശ ഉദ്വമനത്തിന്റെ തത്വം. പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം, അതായത്, പ്രകാശത്തിന്റെ നിറം, പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന വസ്തുവാണ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.

എൽഇഡി നേരിട്ട് ചുവപ്പ്, മഞ്ഞ, നീല, പച്ച, പച്ച, ഓറഞ്ച്, പർപ്പിൾ, വെള്ള എന്നീ നിറങ്ങളിലുള്ള പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയും.

ആദ്യം, ഉപകരണങ്ങളുടെയും മീറ്ററുകളുടെയും സൂചക പ്രകാശ സ്രോതസ്സായി LED ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. പിന്നീട്, ട്രാഫിക് ലൈറ്റുകളിലും വലിയ ഏരിയ ഡിസ്പ്ലേകളിലും വിവിധ ഇളം നിറമുള്ള LED-കൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് നല്ല സാമ്പത്തികവും സാമൂഹികവുമായ നേട്ടങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കി. 12 ഇഞ്ച് ചുവന്ന ട്രാഫിക് സിഗ്നൽ ലാമ്പ് ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക. യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിൽ, ദീർഘായുസ്സും കുറഞ്ഞ പ്രകാശ കാര്യക്ഷമതയുമുള്ള 140 വാട്ട് ഇൻകാൻഡസെന്റ് ലാമ്പാണ് ആദ്യം പ്രകാശ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്, ഇത് 2000 ല്യൂമൻ വെളുത്ത വെളിച്ചം ഉത്പാദിപ്പിച്ചു. ചുവന്ന ഫിൽട്ടറിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, പ്രകാശ നഷ്ടം 90% ആണ്, 200 ല്യൂമൻ ചുവന്ന വെളിച്ചം മാത്രം അവശേഷിക്കുന്നു. പുതുതായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത വിളക്കിൽ, സർക്യൂട്ട് നഷ്ടം ഉൾപ്പെടെ 18 ചുവന്ന LED ലൈറ്റ് സ്രോതസ്സുകൾ ലുമിലെഡ്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. മൊത്തം വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം 14 വാട്ട് ആണ്, ഇത് അതേ പ്രകാശ പ്രഭാവം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഓട്ടോമൊബൈൽ സിഗ്നൽ ലാമ്പ് LED ലൈറ്റ് സോഴ്‌സ് ആപ്ലിക്കേഷന്റെ ഒരു പ്രധാന മേഖലയാണ്.

പൊതുവായ വെളിച്ചത്തിന്, ആളുകൾക്ക് കൂടുതൽ വെളുത്ത പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ ആവശ്യമാണ്. 1998-ൽ, വെളുത്ത LED വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. GaN ചിപ്പും യ്ട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റും (YAG) ഒരുമിച്ച് പാക്കേജുചെയ്താണ് ഈ LED നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. GaN ചിപ്പ് നീല വെളിച്ചം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു (λ P=465nm, Wd=30nm), ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സിന്റർ ചെയ്ത Ce3+ അടങ്ങിയ YAG ഫോസ്ഫർ ഈ നീല വെളിച്ചത്താൽ ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെട്ട ശേഷം മഞ്ഞ വെളിച്ചം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, അതിന്റെ പീക്ക് മൂല്യം 550n LED ലാമ്പ് m ആണ്. YAG കലർത്തിയ ഒരു നേർത്ത പാളി റെസിൻ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ബൗൾ ആകൃതിയിലുള്ള പ്രതിഫലന അറയിൽ നീല LED സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു, ഏകദേശം 200-500nm. LED സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിന്നുള്ള നീല വെളിച്ചം ഫോസ്‌ഫർ ഭാഗികമായി ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, വെളുത്ത വെളിച്ചം ലഭിക്കുന്നതിന് നീല വെളിച്ചത്തിന്റെ മറ്റൊരു ഭാഗം ഫോസ്‌ഫറിൽ നിന്നുള്ള മഞ്ഞ വെളിച്ചവുമായി കലർത്തി.

InGaN/YAG വെളുത്ത LED-ക്ക്, YAG ഫോസ്ഫറിന്റെ രാസഘടന മാറ്റുന്നതിലൂടെയും ഫോസ്ഫർ പാളിയുടെ കനം ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെയും, 3500-10000K വർണ്ണ താപനിലയുള്ള വിവിധ വെളുത്ത ലൈറ്റുകൾ ലഭിക്കും. നീല LED വഴി വെളുത്ത വെളിച്ചം ലഭിക്കുന്ന ഈ രീതിക്ക് ലളിതമായ ഘടനയും കുറഞ്ഞ ചെലവും ഉയർന്ന സാങ്കേതിക പക്വതയും ഉണ്ട്, അതിനാൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.