લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ

લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ#

લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) એ એક સેમિકન્ડક્ટર લાઇટ સોર્સ છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે. LED નો ઉપયોગ લાઇટિંગ, ડિસ્પ્લે અને સેન્સર સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનમાં થાય છે.

LED કેવી રીતે કામ કરે છે#

LED ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્સના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે ઊર્જાનો અસંતુલન ઊભો કરે છે જે ઇલેક્ટ્રોનને ઉચ્ચ ઊર્જા સ્તરથી નીચા ઊર્જા સ્તર પર ખસેડવાનું કારણ બને છે. આ ફોટોનના રૂપમાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે, જે પ્રકાશના કણો છે.

LED દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશનો રંગ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલના બેન્ડગેપ દ્વારા નક્કી થાય છે. બેન્ડગેપ એ વેલેન્સ બેન્ડ અને કન્ડક્શન બેન્ડ વચ્ચેની ઊર્જાનો તફાવત છે. બેન્ડગેપ જેટલો મોટો હોય, ઉત્સર્જિત ફોટોનની ઊર્જા એટલી ઊંચી હોય છે અને પ્રકાશની તરંગલંબાઈ એટલી ટૂંકી હોય છે.

LED ના પ્રકારો#

ઘણા વિવિધ પ્રકારના LED છે, દરેકની પોતાની અનન્ય લાક્ષણિકતાઓ સાથે. LED ના સૌથી સામાન્ય પ્રકારોમાંના કેટલાક નીચે મુજબ છે:

• સ્ટાન્ડર્ડ LED: આ LED નો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર છે. તે સામાન્ય રીતે ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) અથવા ગેલિયમ ફોસ્ફાઇડ (GaP) માંથી બનાવવામાં આવે છે.
• હાઈ-બ્રાઇટનેસ LED (HB LED): આ LED સ્ટાન્ડર્ડ LED કરતાં તેજસ્વી હોય છે. તે સામાન્ય રીતે ઇન્ડિયમ ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (InGaN) માંથી બનાવવામાં આવે છે.
• અલ્ટ્રા-હાઈ-બ્રાઇટનેસ LED (UHB LED): આ LED HB LED કરતાં પણ તેજસ્વી હોય છે. તે સામાન્ય રીતે ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN) માંથી બનાવવામાં આવે છે.
• ઓર્ગેનિક લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (OLED): આ LED ઓર્ગેનિક મટિરિયલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ડિસ્પ્લેમાં થાય છે.

LED ની એપ્લિકેશન#

LED નો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનમાં થાય છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• લાઇટિંગ: LED નો ઉપયોગ સ્ટ્રીટલાઇટ, ટ્રાફિક લાઇટ અને ઇન્ડોર લાઇટિંગ સહિત વિવિધ લાઇટિંગ એપ્લિકેશનમાં થાય છે.
• ડિસ્પ્લે: LED નો ઉપયોગ ટેલિવિઝન, કમ્પ્યુટર મોનિટર અને સ્માર્ટફોન સહિત વિવિધ ડિસ્પ્લેમાં થાય છે.
• સેન્સર: LED નો ઉપયોગ ફોટોડાયોડ, ફોટોટ્રાન્ઝિસ્ટર અને લાઇટ-ડિપેન્ડન્ટ રેઝિસ્ટર (LDR) સહિત વિવિધ સેન્સરમાં થાય છે.
• મેડિકલ ડિવાઇસ: LED નો ઉપયોગ સર્જિકલ લાઇટ, ડેન્ટલ ક્યુરિંગ લાઇટ અને મેડિકલ ઇમેજિંગ સિસ્ટમ સહિત વિવિધ મેડિકલ ડિવાઇસમાં થાય છે.

LED સિમ્બલ#

LED (લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ) એ એક સેમિકન્ડક્ટર લાઇટ સોર્સ છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે. LED નો ઉપયોગ લાઇટિંગ, ડિસ્પ્લે અને સેન્સર સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનમાં થાય છે.

LED સિમ્બલ એ LED નું ગ્રાફિકલ રિપ્રેઝેન્ટેશન છે. તે એક વર્તુળ અને એકબીજા તરફ ઇશારો કરતા બે તીરો ધરાવે છે. તીરો LED માંથી ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને રજૂ કરે છે. વર્તુળ LED ના સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલને રજૂ કરે છે.

LED સિમ્બલના વેરિએશન#

LED સિમ્બલના ઘણા વેરિએશન છે. સૌથી સામાન્ય વેરિએશન ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ LED સિમ્બલ છે. આ સિમ્બલ વર્તુળ તરફ ઇશારો કરતા તીર સાથે પોઝિટિવ ટર્મિનલ કનેક્ટેડ LED બતાવે છે. નેગેટિવ ટર્મિનલ વર્તુળથી દૂર ઇશારો કરતા તીર સાથે કનેક્ટેડ છે.

LED સિમ્બલનો બીજો વેરિએશન રિવર્સ-બાયસ્ડ LED સિમ્બલ છે. આ સિમ્બલ વર્તુળથી દૂર ઇશારો કરતા તીર સાથે પોઝિટિવ ટર્મિનલ કનેક્ટેડ LED બતાવે છે. નેગેટિવ ટર્મિનલ વર્તુળ તરફ ઇશારો કરતા તીર સાથે કનેક્ટેડ છે.

LED સિમ્બલ એ સર્કિટ ડાયાગ્રામમાં LED ને રજૂ કરવાની એક સરળ પરંતુ અસરકારક રીત છે. તે સમજવામાં સરળ છે અને ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ અને રિવર્સ-બાયસ્ડ બંને LED ને રજૂ કરવા માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડનો ઇતિહાસ#

પ્રારંભિક વિકાસ#

• લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) નો ઇતિહાસ 20મી સદીની શરૂઆતમાં શોધકોએ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ સાથે પ્રયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું ત્યારે શરૂ થઈ શકે છે.
• 1907માં, બ્રિટિશ રેડિયો પાયોનિયર H.J. રાઉન્ડે સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રિસ્ટલમાં ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્સ જોયું.
• 1927માં, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી ઓલેગ લોસેવે સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડમાંથી પ્રકાશના ઉત્સર્જન પર રિપોર્ટ કરી.
• 1962માં, જનરલ ઇલેક્ટ્રિકમાં નિક હોલોન્યાક જુનિયર અને તેની ટીમે પ્રથમ દૃશ્યમાન LED, એક લાલ LED વિકસાવી.

વિવિધ રંગના LED નો વિકાસ#

• 1970ના દાયકામાં, શોધકોએ લીલા અને પીળા LED વિકસાવ્યા.
• 1990ના દાયકામાં, વાદળી LED વિકસાવવામાં આવી, જેણે સફેદ LED બનાવવાનું શક્ય બનાવ્યું.
• સફેદ LED નો હવે લાઇટિંગ, ડિસ્પ્લે અને ટ્રાફિક સિગ્નલ સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગ થાય છે.

લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડનું કાર્ય#

લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) એ એક સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે. LED નો ઉપયોગ લાઇટિંગ, ડિસ્પ્લે અને સેન્સર સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનમાં થાય છે.

LED કેવી રીતે કામ કરે છે?#

LED ના ઓપરેશનનો મૂળ સિદ્ધાંત ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્સ છે. જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ, જેમ કે ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) માંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન વેલેન્સ બેન્ડથી કન્ડક્શન બેન્ડમાં ઉત્તેજિત થાય છે. આ ઊંચી ઇલેક્ટ્રોન સાંદ્રતાનો પ્રદેશ બનાવે છે, જેને n-ટાઇપ રિજન કહેવાય છે.

તે જ સમયે, વેલેન્સ બેન્ડમાં છિદ્રો બને છે. આ છિદ્રો પોઝિટિવ ચાર્જ ધરાવે છે, અને તે n-ટાઇપ રિજન તરફ આકર્ષાય છે. જ્યારે એક ઇલેક્ટ્રોન અને એક છિદ્ર ફરીથી જોડાય છે, ત્યારે તેઓ પ્રકાશના ફોટોનના રૂપમાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

LED દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશનો રંગ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલના બેન્ડગેપ પર આધારિત છે. બેન્ડગેપ એ વેલેન્સ બેન્ડ અને કન્ડક્શન બેન્ડ વચ્ચેની ઊર્જાનો તફાવત છે. બેન્ડગેપ જેટલો મોટો હોય, LED દ્વારા ઉત્સર્જિત ફોટોનની ઊર્જા એટલી ઊંચી હોય છે.

LED એ એક બહુમુખી અને ઊર્જા-કાર્યક્ષમ લાઇટિંગ ટેક્નોલોજી છે જેનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનમાં થાય છે. તેમના લાંબા આયુષ્ય અને ઓછી ઊર્જા વપરાશને કારણે LED વધુને વધુ લોકપ્રિય થઈ રહ્યા છે.

લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડની I-V લાક્ષણિકતાઓ#

લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) એ એક સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે. LED ની I-V લાક્ષણિકતાઓ એ LED માંથી વહેતા પ્રવાહ અને તેના પર લાગુ કરાયેલ વોલ્ટેજ વચ્ચેના સંબંધને દર્શાવે છે.

ફોરવર્ડ બાયસ

જ્યારે LED પર ફોરવર્ડ બાયસ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રવાહ ડિવાઇસમાંથી વહે છે અને LED પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે. ફોરવર્ડ બાયસ વોલ્ટેજ એ LED ચાલુ કરવા માટેનું ન્યૂનતમ વોલ્ટેજ છે. ફોરવર્ડ બાયસ પ્રવાહ એ પ્રવાહ છે જે LED માંથી વહે છે જ્યારે ફોરવર્ડ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે.

રિવર્સ બાયસ

જ્યારે LED પર રિવર્સ બાયસ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રવાહ ડિવાઇસમાંથી વહેતો નથી અને LED પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરતી નથી. રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ એ મહત્તમ વોલ્ટેજ છે જે તેને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના LED પર લાગુ કરી શકાય છે. રિવર્સ બાયસ પ્રવાહ એ પ્રવાહ છે જે LED માંથી વહે છે જ્યારે રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે.

I-V કર્વ

LED નો I-V કર્વ એક ગ્રાફ છે જે ફોરવર્ડ બાયસ પ્રવાહ અને ફોરવર્ડ બાયસ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો સંબંધ બતાવે છે. LED નો I-V કર્વ સામાન્ય રીતે નોન-લીનિયર કર્વ હોય છે. I-V કર્વનો ઢાળ LED ના ડાયનેમિક રેઝિસ્ટન્સ તરીકે ઓળખાય છે.

LED ની I-V લાક્ષણિકતાઓ ડિવાઇસની મૂળભૂત મિલકત છે. LED ની I-V લાક્ષણિકતાઓને સમજવું LED સર્કિટ ડિઝાઇન કરવા માટે આવશ્યક છે.

LED નો રંગ શું નક્કી કરે છે?#

લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) એ સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે. LED દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશનો રંગ LED બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલની ઊર્જા બેન્ડગેપ દ્વારા નક્કી થાય છે.

ઊર્જા બેન્ડગેપ#

ઊર્જા બેન્ડગેપ એ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલના વેલેન્સ બેન્ડ અને કન્ડક્શન બેન્ડ વચ્ચેની ઊર્જાનો તફાવત છે. જ્યારે વેલેન્સ બેન્ડમાં એક ઇલેક્ટ્રોન પર્યાપ્ત ઊર્જા સાથે પ્રકાશના ફોટોનને શોષે છે, ત્યારે તે કન્ડક્શન બેન્ડમાં જઈ શકે છે. આ કન્ડક્શન બેન્ડમાં એક મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને વેલેન્સ બેન્ડમાં એક છિદ્ર બનાવે છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્ર પછી ફરીથી જોડાઈ શકે છે, શોષાયેલા ફોટોન જેટલી જ ઊર્જા સાથે પ્રકાશનો ફોટોન મુક્ત કરે છે.

LED દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશનો રંગ ઉત્સર્જિત થતા ફોટોનની ઊર્જા દ્વારા નક્કી થાય છે. ફોટોનની ઊર્જા જેટલી ઊંચી હોય, પ્રકાશની તરંગલંબાઈ એટલી ટૂંકી હોય છે અને રંગ એટલો વાદળી હોય છે. ફોટોનની ઊર્જા જેટલી ઓછી હોય, પ્રકાશની તરંગલંબાઈ એટલી લાંબી હોય છે અને રંગ એટલો લાલ હોય છે.

બેન્ડગેપ અને રંગ#

નીચેનું ટેબલ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલની ઊર્જા બેન્ડગેપ અને LED દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશના રંગ વચ્ચેનો સંબંધ બતાવે છે:

ઊર્જા બેન્ડગેપ (eV)	રંગ
< 1.8	ઇન્ફ્રારેડ
1.8 - 2.0	લાલ
2.0 - 2.4	નારંગી
2.4 - 2.8	પીળો
2.8 - 3.2	લીલો
3.2 - 3.6	વાદળી
3.6 - 4.0	જાંબલી
> 4.0	અલ્ટ્રાવાયોલેટ

LED નો રંગ LED બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલની ઊર્જા બેન્ડગેપ દ્વારા નક્કી થાય છે. ઊર્જા બેન્ડગેપ જેટલો ઊંચો હોય, ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તરંગલંબાઈ એટલી ટૂંકી હોય છે અને રંગ એટલો વાદળી હોય છે. ઊર્જા બેન્ડગેપ જેટલો નીચો હોય, ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તરંગલંબાઈ એટલી લાંબી હોય છે અને રંગ એટલો લાલ હોય છે.

LED ની લાક્ષણિકતાઓ#

1. પ્રકાશ આઉટપુટ#

• લ્યુમિનસ ઇન્ટેન્સિટી: LED ની લ્યુમિનસ ઇન્ટેન્સિટી એ ચોક્કસ દિશામાં ઉત્સર્જિત પ્રકાશની માત્રા છે, જે કેન્ડેલા (cd) માં માપવામાં આવે છે. તે ચોક્કસ કોણ પરથી LED ની તેજસ્વીતા દર્શાવે છે.

• લ્યુમિનસ ફ્લક્સ: લ્યુમિનસ ફ્લક્સ LED દ્વારા ઉત્સર્જિત કુલ દૃશ્યમાન પ્રકાશનું માપ છે, બધી દિશાઓ ધ્યાનમાં લેતા. તે લ્યુમેન્સ (lm) માં વ્યક્ત થાય છે અને LED ના કુલ પ્રકાશ આઉટપુટને રજૂ કરે છે.

2. રંગ#

• રંગ તાપમાન: રંગ તાપમાન LED ના પ્રકાશના રંગની દેખાવનું વર્ણન કરે છે, જે કેલ્વિન (K) માં માપવામાં આવે છે. નીચા રંગ તાપમાન ગરમ, પીળાશ પડતો પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે ઊંચા રંગ તાપમાન ઠંડો, વાદળાશ પડતો પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે.

• રંગ રેન્ડરિંગ ઇન્ડેક્સ (CRI): CRI માપે છે કે LED પ્રકાશ સ્ત્રોત કુદરતી સૂર્યપ્રકાશની તુલનામાં વસ્તુઓના રંગોને કેટલી ચોકસાઈથી પુનઃઉત્પન્ન કરે છે. ઊંચો CRI સારી રંગ રેન્ડરિંગ અને વધુ કુદરતી દેખાતા રંગો દર્શાવે છે.

3. કાર્યક્ષમતા#

• લ્યુમિનસ એફિકેસી: લ્યુમિનસ એફિકેસી એ લ્યુમિનસ ફ્લક્સ અને પાવર વપરાશનો ગુણોત્તર છે, જે લ્યુમેન્સ પ્રતિ વોટ (lm/W) માં માપવામાં આવે છે. તે દર્શાવે છે કે LED વિદ્યુત ઊર્જાને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં કેટલી કાર્યક્ષમતાથી રૂપાંતરિત કરે છે.

4. બીમ એંગલ#

• બીમ એંગલ: LED નો બીમ એંગલ એ કોણ દર્શાવે છે કે જેના પર પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થાય છે. સાંકડા બીમ એંગલ કેન્દ્રિત, ફોકસ્ડ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે પહોળા બીમ એંગલ વધુ વિખેરાયેલ ઇલ્યુમિનેશન પૂરું પાડે છે.

5. ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ#

• ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ: ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ એ LED ચાલુ કરવા અને તેમાંથી પ્રવાહ પસાર થવા દેવા માટેનું ન્યૂનતમ વોલ્ટેજ છે. તે LED ના મટિરિયલ અને રંગ પર આધાર રાખીને બદલાય છે.

6. રિવર્સ વોલ્ટેજ#

• રિવર્સ વોલ્ટેજ: રિવર્સ વોલ્ટેજ એ મહત્તમ વોલ્ટેજ છે જે LED ને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના રિવર્સ દિશામાં લાગુ કરી શકાય છે. રિવર્સ વોલ્ટેજ કરતાં વધી જવાથી LED નું કાયમી નુકસાન થઈ શકે છે.

7. ઓપરેટિંગ તાપમાન#

• ઓપરેટિંગ તાપમાન રેન્જ: LED ની ચોક્કસ ઓપરેટિંગ તાપમાન રેન્જ હોય છે જેની અંદર તે યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી શકે છે. આ રેન્જની બહાર ઓપરેટ કરવાથી LED ની પ્રદર્શન અને આયુષ્ય પર અસર પડી શકે છે.

8. આયુષ્ય#

• આયુષ્ય: LED નું આયુષ્ય સામાન્ય રીતે કલાકોમાં માપવામાં આવે છે અને તે અવધિ દર્શાવે છે કે જે દરમિયાન તે તેના પ્રારંભિક પ્રકાશ આઉટપુટની ચોક્કસ ટકાવારી જાળવી શકે છે. પરંપરાગત પ્રકાશ સ્ત્રોતોની તુલનામાં LED સામાન્ય રીતે લાંબું આયુષ્ય ધરાવે છે.

9.#