లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్‌లు (LED) వివరించబడ్డాయి

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





LED యొక్క పూర్తి రూపం లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్. LED లు ప్రత్యేకమైన సెమీకండక్టర్ డయోడ్‌లు, ఇవి వాటి టెర్మినల్స్‌లో వర్తించే సంభావ్య వ్యత్యాసానికి ప్రతిస్పందనగా కాంతిని విడుదల చేస్తాయి, అందుకే దీనికి లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ అని పేరు. సాధారణ డయోడ్ LED లు కూడా ధ్రువణతతో రెండు టెర్మినల్స్ కలిగి ఉంటాయి, అవి యానోడ్ మరియు కాథోడ్. LEDని ప్రకాశవంతం చేయడానికి సంభావ్య వ్యత్యాసం లేదా వోల్టేజ్ దాని యానోడ్ మరియు కాథోడ్ టెర్మినల్స్‌లో వర్తించబడుతుంది.

నేడు, LED లు అధిక ప్రకాశవంతమైన స్టేట్ ఆఫ్ ది ఆర్ట్ LED దీపాలను తయారు చేయడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఇవి అలంకార LED స్ట్రింగ్ లైట్లు మరియు LED సూచికల తయారీకి కూడా ప్రముఖంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.



సంక్షిప్త చరిత్ర

LED లు నేడు హైటెక్ సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ యొక్క ఉత్పత్తిగా పరిగణించబడుతున్నప్పటికీ, వారి ప్రకాశించే ఆస్తి చాలా సంవత్సరాల క్రితం ప్రారంభంలో గుర్తించబడింది. LED లైట్ ప్రభావాన్ని గమనించిన మొదటి వ్యక్తి మార్కోని యొక్క ఇంజనీర్లలో ఒకరు, H. J. రౌండ్, అతను అనేక వాక్యూమ్ ట్యూబ్ మరియు రేడియో ఆవిష్కరణలకు కూడా ప్రసిద్ధి చెందాడు. పాయింట్-కాంటాక్ట్ క్రిస్టల్ డిటెక్టర్‌లపై మార్కోనితో పరిశోధన చేస్తున్నప్పుడు అతను 1907 సంవత్సరంలో దీనిని కనుగొన్నాడు.

1907లో, ఎలక్ట్రికల్ వరల్డ్ మ్యాగజైన్ ఈ పురోగతులపై మొదటిసారిగా నివేదించింది. LED భావన 1922లో రష్యన్ శాస్త్రవేత్త O.V ద్వారా తిరిగి కనుగొనబడే వరకు చాలా సంవత్సరాలు నిద్రాణంగా ఉంది. లోసోవ్.



లోసోవ్ లెనిన్‌గ్రాడ్‌లో నివసించాడు, అక్కడ అతను రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో విషాదకరంగా చంపబడ్డాడు. అతని డిజైన్‌లు చాలా వరకు యుద్ధంలో పోయాయి. అతను 1927 మరియు 1942 సంవత్సరాల మధ్య మొత్తం నాలుగు పేటెంట్లను దాఖలు చేసినప్పటికీ, అతని మరణం తర్వాత అతని పరిశోధన గుర్తించబడలేదు.

LED కాన్సెప్ట్ 1951లో మళ్లీ కనిపించింది, K. Lehovec ఆధ్వర్యంలోని శాస్త్రవేత్తల బృందం ఈ ప్రభావాన్ని పరిశోధించడం ప్రారంభించింది. W. షాక్లీ (ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆవిష్కర్త)తో సహా ఇతర సంస్థలు మరియు పరిశోధకుల భాగస్వామ్యంతో దర్యాప్తు కొనసాగింది. చివరికి, LED భావన గణనీయమైన మెరుగుదలకు గురైంది మరియు 1960ల చివరలో వాణిజ్యీకరించడం ప్రారంభమైంది.

LED జంక్షన్‌లో ఏ సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ ఉపయోగించబడుతుంది?

సారాంశంలో, కాంతి-ఉద్గార డయోడ్‌లు ఒక సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్‌ను ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన ప్రత్యేకమైన PN జంక్షన్.

సిలికాన్ మరియు జెర్మేనియం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే రెండు సెమీకండక్టర్లు, అయితే ఇవి మూలకాలు మాత్రమే కాబట్టి, వాటి నుండి LED లు తయారు చేయబడవు.

దీనికి విరుద్ధంగా, రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ మూలకాలను కలిపే గాలియం ఆర్సెనైడ్, గాలియం ఫాస్ఫైడ్ మరియు ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ వంటి పదార్థాలు LED లను తయారు చేయడానికి తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి. ఉదాహరణకు, గాలియం ఆర్సెనైడ్ మూడు వేలెన్సీని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఆర్సెనిక్ ఐదు వేలెన్సీని కలిగి ఉంటుంది, అందువలన, రెండూ గ్రూప్ III -V సెమీకండక్టర్స్‌గా వర్గీకరించబడ్డాయి.

ఇతర సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్లను రూపొందించడానికి సమూహం III-Vకి చెందిన పదార్థాలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

సెమీకండక్టర్ జంక్షన్ ముందుకు పక్షపాతంతో ఉన్నప్పుడు, P-రకం ప్రాంతం నుండి రంధ్రాలు మరియు N-రకం ప్రాంతం నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లు జంక్షన్‌లోకి ప్రవేశించి, అవి సాధారణ డయోడ్‌లో ఉన్నట్లుగా మిళితం అవుతాయి.

ఈ పద్ధతిలో జంక్షన్ గుండా ప్రస్తుత కదలికలు.

ఫలితంగా శక్తి విడుదల అవుతుంది, వాటిలో కొన్ని ఫోటాన్ల (కాంతి) లాగా విడుదలవుతాయి. నిర్మాణం ద్వారా అతి తక్కువ మొత్తంలో ఫోటాన్‌లు (కాంతి) శోషించబడతాయని హామీ ఇవ్వడానికి, చాలా సందర్భాలలో ఎక్కువ కాంతిని ఉత్పత్తి చేసే జంక్షన్ యొక్క P-వైపు పరికరం యొక్క ఉపరితలానికి దగ్గరగా ఉంటుంది.

జంక్షన్ ఖచ్చితంగా ఆప్టిమైజ్ చేయబడాలి మరియు కనిపించే కాంతిని సృష్టించడానికి సరైన పదార్థాలను ఉపయోగించాలి. స్పెక్ట్రం యొక్క పరారుణ ప్రాంతం స్వచ్ఛమైన గాలియం ఆర్సెనైడ్ తన శక్తిని విడుదల చేస్తుంది.

LED లు వాటి రంగులను ఎలా పొందుతాయి

అల్యూమినియం గాలియం ఆర్సెనైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి సెమీకండక్టర్‌కు అల్యూమినియం పరిచయం చేయబడింది, ఇది LED కాంతిని స్పెక్ట్రం (AIGaAs) యొక్క ప్రకాశవంతమైన ఎరుపు రంగులోకి మారుస్తుంది.

భాస్వరం జోడించడం ద్వారా కూడా ఎరుపు కాంతిని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

ఇతర LED రంగుల కోసం వివిధ పదార్థాలు ఉపయోగించబడతాయి. ఉదాహరణకు, గాలియం ఫాస్ఫైడ్ ఆకుపచ్చ కాంతిని విడుదల చేస్తుంది, అయితే పసుపు మరియు నారింజ కాంతి అల్యూమినియం ఇండియం గాలియం ఫాస్ఫైడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. మెజారిటీ LED లు గాలియం సెమీకండక్టర్లతో తయారు చేయబడ్డాయి.

LED లు రెండు నిర్మాణాలతో తయారు చేయబడ్డాయి

అంజీర్‌లో కనిపించే ఉపరితల-ఉద్గార డయోడ్ మరియు అంచు-ఉద్గార డయోడ్. 1 A మరియు B, వరుసగా LED ల కోసం ఉపయోగించే రెండు ప్రాథమిక నిర్మాణాలు. ఉపరితల-ఉద్గార డయోడ్ వాటిలో అత్యంత ప్రాచుర్యం పొందింది, ఎందుకంటే ఇది విస్తృత కోణంలో కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

తయారీ తర్వాత, LED నిర్మాణాన్ని LED కి ఎటువంటి నష్టం లేకుండా సురక్షితంగా ఉపయోగించగలిగే విధంగా మూసివేయడం అవసరం.

చాలా చిన్న LED సూచికలు సెమీకండక్టర్ మరియు చుట్టుపక్కల గాలి మధ్య ఎక్కడో ఒక వక్రీభవన సూచికతో ఒక ఎపోక్సీ జిగురుతో కప్పబడి ఉంటాయి (క్రింద ఉన్న అంజీర్ 2 చూడండి). డయోడ్ ఈ విధంగా సంపూర్ణంగా సంరక్షించబడుతుంది మరియు కాంతి అత్యంత ప్రభావవంతమైన పద్ధతిలో బాహ్య ప్రపంచానికి బదిలీ చేయబడుతుంది.

LED ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ (VF) స్పెసిఫికేషన్

LEDలు కరెంట్ సెన్సిటివ్ డివైజ్‌లు కాబట్టి, అప్లైడ్ వోల్టేజ్ ఎప్పుడూ LED యొక్క కనిష్ట ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ స్పెక్‌ను మించకూడదు. LED (VF) యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ స్పెసిఫికేషన్ కేవలం సరైన వోల్టేజ్ స్థాయి, ఇది LEDని సురక్షితంగా మరియు ప్రకాశవంతంగా ప్రకాశవంతం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. కరెంట్ LED యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ స్పెక్‌ను మించి ఉంటే, LED కాలిపోతుంది మరియు శాశ్వతంగా దెబ్బతింటుంది.

ఒకవేళ, సరఫరా వోల్టేజ్ LED యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, LEDకి విద్యుత్తును పరిమితం చేయడానికి సరఫరాతో సిరీస్‌లో లెక్కించిన నిరోధకం ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది LED సురక్షితంగా సరైన ప్రకాశంతో ప్రకాశించేలా చేస్తుంది.

ఈ రోజు చాలా LED ల యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ విలువ దాదాపు 3.3 V. అది ఎరుపు, ఆకుపచ్చ లేదా పసుపు LED అయినా, వాటి యానోడ్ మరియు కాథోడ్ టెర్మినల్స్‌లో 3.3 Vని వర్తింపజేయడం ద్వారా సాధారణంగా అన్నింటిని ప్రకాశింపజేయవచ్చు.

LEDకి సరఫరా వోల్టేజ్ తప్పనిసరిగా DC అయి ఉండాలి. ACని కూడా ఉపయోగించవచ్చు కానీ LED దానితో అనుసంధానించబడిన రెక్టిఫైయర్ డయోడ్‌ను కలిగి ఉండాలి. ఇది AC వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణత యొక్క మార్పు LED కి ఎటువంటి హాని కలిగించదని నిర్ధారిస్తుంది.

కరెంట్‌ని పరిమితం చేస్తోంది

LED లు, సాధారణ డయోడ్‌ల వలె, స్వాభావిక కరెంట్ పరిమితిని కలిగి ఉండవు. ఫలితంగా, అది నేరుగా బ్యాటరీకి కనెక్ట్ చేయబడితే, అది కాలిపోతుంది.

సరఫరా DC 3.3 V చుట్టూ ఉంటే, LEDకి పరిమితి నిరోధకం అవసరం లేదు. అయితే సరఫరా వోల్టేజ్ 3.3 V కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, LED టెర్మినల్‌తో సిరీస్‌లో రెసిస్టర్ అవసరం అవుతుంది.

రెసిస్టర్‌ను LED యొక్క యానోడ్ టెర్మినల్‌తో లేదా LED యొక్క కాథోడ్ టెర్మినల్‌తో సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయవచ్చు.

నష్టాన్ని నివారించడానికి, కరెంట్‌ను నియంత్రించడానికి రెసిస్టర్‌ను సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయాలి. సాధారణ సూచిక  LEDలు గరిష్ట కరెంట్ స్పెసిఫికేషన్ సుమారు 20 mA; కరెంట్ దీని కంటే తక్కువగా ఉంటే, LED యొక్క కాంతి ఉత్పత్తి దామాషా ప్రకారం తగ్గుతుంది.

పైన అంజీర్ 3లో ఉదహరించబడినట్లుగా, వినియోగిస్తున్న కరెంట్ మొత్తాన్ని అంచనా వేసేటప్పుడు LED అంతటా ఉన్న వోల్టేజ్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకోవలసి ఉంటుంది. ఎందుకంటే వోల్టేజ్ పెరిగితే కరెంట్ వినియోగం కూడా దామాషా ప్రకారం పెరుగుతుంది.

పరిమితి రెసిస్టర్‌ను లెక్కించడానికి సూత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

R = V - LED FWD V / LED కరెంట్

  • ఇక్కడ V ఇన్‌పుట్ DC సరఫరాను సూచిస్తుంది.
  • LED FWD V అనేది LED యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ స్పెసిఫికేషన్.
  • LED కరెంట్ అనేది LED యొక్క గరిష్ట కరెంట్ హ్యాండ్లింగ్ సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.

V = 12 V, LED FWD V = 3.3 V, మరియు LED కరెంట్ = 20 mA అనుకుందాం, అప్పుడు R యొక్క విలువను ఈ క్రింది పద్ధతిలో పరిష్కరించవచ్చు:

R = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 ఓంలు, సమీప ప్రామాణిక విలువ 470 ఓంలు.

వాటేజ్ = 12 - 3.3 x 0.02 = 0.174 వాట్స్ లేదా కేవలం 1/4 వాట్ అవుతుంది.