లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్

లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్#

లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్ (LED) అనేది ఒక సెమీకండక్టర్ లైట్ సోర్స్, దీని గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. LED లు లైటింగ్, డిస్ప్లేలు మరియు సెన్సార్లతో సహా విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.

LED లు ఎలా పని చేస్తాయి#

LED లు ఎలక్ట్రోల్యూమినిసెన్స్ సూత్రం ద్వారా పని చేస్తాయి. ఒక సెమీకండక్టర్ పదార్థం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు, అది ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువ శక్తి స్థాయి నుండి తక్కువ శక్తి స్థాయికి కదలడానికి కారణమయ్యే శక్తి అసమతుల్యతను సృష్టిస్తుంది. ఇది ఫోటాన్ల రూపంలో శక్తిని విడుదల చేస్తుంది, ఇవి కాంతి కణాలు.

LED ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి రంగు సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క బ్యాండ్గ్యాప్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. బ్యాండ్గ్యాప్ అనేది వాలెన్స్ బ్యాండ్ మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ మధ్య శక్తి వ్యత్యాసం. బ్యాండ్గ్యాప్ ఎక్కువైతే, విడుదలయ్యే ఫోటాన్ల శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉంటుంది.

LED ల రకాలు#

అనేక రకాల LED లు ఉన్నాయి, ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. LED ల యొక్క అత్యంత సాధారణ రకాల్లో కొన్ని:

• ప్రామాణిక LED లు: ఇవి LED ల యొక్క అత్యంత సాధారణ రకం. ఇవి సాధారణంగా గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) లేదా గాలియం ఫాస్ఫైడ్ (GaP) నుండి తయారు చేయబడతాయి.
• హై-బ్రైట్నెస్ LED లు (HB LED లు): ఈ LED లు ప్రామాణిక LED ల కంటే ప్రకాశవంతంగా ఉంటాయి. ఇవి సాధారణంగా ఇండియం గాలియం నైట్రైడ్ (InGaN) నుండి తయారు చేయబడతాయి.
• అల్ట్రా-హై-బ్రైట్నెస్ LED లు (UHB LED లు): ఈ LED లు HB LED ల కంటే కూడా ప్రకాశవంతంగా ఉంటాయి. ఇవి సాధారణంగా గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) నుండి తయారు చేయబడతాయి.
• ఆర్గానిక్ లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్లు (OLED లు): ఈ LED లు సేంద్రీయ పదార్థాల నుండి తయారు చేయబడతాయి. ఇవి సాధారణంగా డిస్ప్లేల్లో ఉపయోగించబడతాయి.

LED ల అనువర్తనాలు#

LED లు విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి, వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• లైటింగ్: LED లు స్ట్రీట్ లైట్లు, ట్రాఫిక్ లైట్లు మరియు ఇండోర్ లైటింగ్తో సహా వివిధ లైటింగ్ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.
• డిస్ప్లేలు: LED లు టెలివిజన్లు, కంప్యూటర్ మానిటర్లు మరియు స్మార్ట్ఫోన్లతో సహా వివిధ డిస్ప్లేల్లో ఉపయోగించబడతాయి.
• సెన్సార్లు: LED లు ఫోటోడయోడ్లు, ఫోటోట్రాన్సిస్టర్లు మరియు లైట్-డిపెండెంట్ రెసిస్టర్లు (LDR లు)తో సహా వివిధ సెన్సార్లలో ఉపయోగించబడతాయి.
• వైద్య పరికరాలు: LED లు సర్జికల్ లైట్లు, డెంటల్ క్యూరింగ్ లైట్లు మరియు వైద్య ఇమేజింగ్ సిస్టమ్లతో సహా వివిధ వైద్య పరికరాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.

LED గుర్తు#

LED (లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్) అనేది ఒక సెమీకండక్టర్ లైట్ సోర్స్, దీని గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. LED లు లైటింగ్, డిస్ప్లేలు మరియు సెన్సార్లతో సహా విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.

LED గుర్తు అనేది LED యొక్క గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం. ఇది ఒక వృత్తాన్ని మరియు ఒకదానివైపు ఒకటి చూపుతున్న రెండు బాణాలను కలిగి ఉంటుంది. బాణాలు LED గుండా ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని సూచిస్తాయి. వృత్తం LED యొక్క సెమీకండక్టర్ పదార్థాన్ని సూచిస్తుంది.

LED గుర్తు యొక్క వైవిధ్యాలు#

LED గుర్తు యొక్క అనేక వైవిధ్యాలు ఉన్నాయి. అత్యంత సాధారణ వైవిధ్యం ఫార్వర్డ్-బయాస్డ్ LED గుర్తు. ఈ గుర్తు వృత్తం వైపు చూపుతున్న బాణంతో LED ను సానుకూల టెర్మినల్ కనెక్ట్ చేయబడినట్లు చూపుతుంది. నెగటివ్ టెర్మినల్ వృత్తం నుండి దూరంగా చూపుతున్న బాణంతో కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటుంది.

LED గుర్తు యొక్క మరొక వైవిధ్యం రివర్స్-బయాస్డ్ LED గుర్తు. ఈ గుర్తు వృత్తం నుండి దూరంగా చూపుతున్న బాణంతో LED ను సానుకూల టెర్మినల్ కనెక్ట్ చేయబడినట్లు చూపుతుంది. నెగటివ్ టెర్మినల్ వృత్తం వైపు చూపుతున్న బాణంతో కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటుంది.

LED గుర్తు సర్క్యూట్ డయాగ్రామ్లో LED ను సూచించడానికి ఒక సరళమైన కానీ ప్రభావవంతమైన మార్గం. ఇది అర్థం చేసుకోవడానికి సులభం మరియు ఫార్వర్డ్-బయాస్డ్ మరియు రివర్స్-బయాస్డ్ రెండు రకాల LED లను సూచించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ చరిత్ర#

ప్రారంభ అభివృద్ధులు#

• లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్ల (LED ల) చరిత్ర 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో పరిశోధకులు సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో ప్రయోగాలు చేయడం ప్రారంభించినప్పుడు వెనక్కి వెళ్ళగలదు.
• 1907లో, బ్రిటిష్ రేడియో పయనీర్ H.J. రౌండ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్లో ఎలక్ట్రోల్యూమినిసెన్స్ను గమనించారు.
• 1927లో, రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఓలెగ్ లోసెవ్ సెమీకండక్టర్ డయోడ్ నుండి కాంతి ఉద్గారం గురించి నివేదించారు.
• 1962లో, జనరల్ ఎలక్ట్రిక్లోని నిక్ హోలోన్యాక్ జూనియర్ మరియు అతని బృందం మొదటి దృశ్యమాన LED, ఎరుపు LED ను అభివృద్ధి చేశారు.

వివిధ రంగుల LED ల అభివృద్ధి#

• 1970లలో, పరిశోధకులు గ్రీన్ మరియు యెల్లో LED లను అభివృద్ధి చేశారు.
• 1990లలో, బ్లూ LED లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఇవి వైట్ LED లను సృష్టించడం సాధ్యపడింది.
• వైట్ LED లు ఇప్పుడు లైటింగ్, డిస్ప్లేలు మరియు ట్రాఫిక్ సిగ్నల్లతో సహా విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ పని చేసే విధానం#

లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్ (LED) అనేది ఒక సెమీకండక్టర్ పరికరం, దీని గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. LED లు లైటింగ్, డిస్ప్లేలు మరియు సెన్సార్లతో సహా విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.

LED ఎలా పని చేస్తుంది?#

LED యొక్క ఆపరేషన్ వెనుక ఉన్న ప్రాథమిక సూత్రం ఎలక్ట్రోల్యూమినిసెన్స్. గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం పంపబడినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి కండక్షన్ బ్యాండ్కు ఉత్తేజితమవుతాయి. ఇది ఎలక్ట్రాన్ల అధిక సాంద్రత గల ప్రాంతాన్ని సృష్టిస్తుంది, దీనిని n-టైప్ ప్రాంతం అంటారు.

అదే సమయంలో, వాలెన్స్ బ్యాండ్లో రంధ్రాలు సృష్టించబడతాయి. ఈ రంధ్రాలు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడతాయి మరియు అవి n-టైప్ ప్రాంతానికి ఆకర్షించబడతాయి. ఒక ఎలక్ట్రాన్ మరియు రంధ్రం పునఃసంయోగం చెందినప్పుడు, అవి కాంతి ఫోటాన్ రూపంలో శక్తిని విడుదల చేస్తాయి.

LED ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి రంగు సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క బ్యాండ్గ్యాప్పై ఆధారపడి ఉంటుంది. బ్యాండ్గ్యాప్ అనేది వాలెన్స్ బ్యాండ్ మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ మధ్య శక్తి వ్యత్యాసం. బ్యాండ్గ్యాప్ ఎక్కువైతే, LED ద్వారా విడుదలయ్యే ఫోటాన్ల శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది.

LED లు విస్తృతమైన అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడే బహుముఖ మరియు శక్తి-సమర్థ లైటింగ్ సాంకేతికత. LED లు వాటి దీర్ఘ ఆయుష్షు మరియు తక్కువ శక్తి వినియోగం కారణంగా ఎక్కువగా ప్రాచుర్యం పొందుతున్నాయి.

లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ యొక్క I-V లక్షణాలు#

లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్ (LED) అనేది ఒక సెమీకండక్టర్ పరికరం, దీని గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. LED యొక్క I-V లక్షణాలు LED గుండా ప్రవహించే కరెంట్ మరియు దానికి అనువర్తించబడిన వోల్టేజ్ మధ్య సంబంధాన్ని సూచిస్తాయి.

ఫార్వర్డ్ బయాస్

LED కి ఫార్వర్డ్ బయాస్ అనువర్తించబడినప్పుడు, కరెంట్ పరికరం గుండా ప్రవహిస్తుంది మరియు LED కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. ఫార్వర్డ్ బయాస్ వోల్టేజ్ LED ను ఆన్ చేయడానికి అవసరమైన కనీస వోల్టేజ్. ఫార్వర్డ్ బయాస్ కరెంట్ అనేది ఫార్వర్డ్ బయాస్ వోల్టేజ్ అనువర్తించబడినప్పుడు LED గుండా ప్రవహించే కరెంట్.

రివర్స్ బయాస్

LED కి రివర్స్ బయాస్ అనువర్తించబడినప్పుడు, కరెంట్ పరికరం గుండా ప్రవహించదు మరియు LED కాంతిని విడుదల చేయదు. రివర్స్ బయాస్ వోల్టేజ్ LED ను దెబ్బతీయకుండా అనువర్తించగల గరిష్ట వోల్టేజ్. రివర్స్ బయాస్ కరెంట్ అనేది రివర్స్ బయాస్ వోల్టేజ్ అనువర్తించబడినప్పుడు LED గుండా ప్రవహించే కరెంట్.

I-V వక్రరేఖ

LED యొక్క I-V వక్రరేఖ ఫార్వర్డ్ బయాస్ కరెంట్ మరియు ఫార్వర్డ్ బయాస్ వోల్టేజ్ మధ్య సంబంధాన్ని చూపించే గ్రాఫ్. LED యొక్క I-V వక్రరేఖ సాధారణంగా నాన్-లీనియర్ వక్రరేఖ. I-V వక్రరేఖ యొక్క వాలు LED యొక్క డైనమిక్ రెసిస్టెన్స్ అంటారు.

LED యొక్క I-V లక్షణాలు పరికరం యొక్క ప్రాథమిక లక్షణం. LED సర్క్యూట్లను రూపకల్పన చేయడానికి LED యొక్క I-V లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.

LED రంగును ఏది నిర్ణయిస్తుంది?#

లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్లు (LED లు) సెమీకండక్టర్ పరికరాలు, వీటి గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రయాణించినప్పుడు కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. LED ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి రంగు LED తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్#

శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ అనేది సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క వాలెన్స్ బ్యాండ్ మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ మధ్య శక్తి వ్యత్యాసం. వాలెన్స్ బ్యాండ్లోని ఎలక్ట్రాన్ తగినంత శక్తితో కాంతి ఫోటాన్ను గ్రహించినప్పుడు, అది కండక్షన్ బ్యాండ్కు దూకగలదు. ఇది కండక్షన్ బ్యాండ్లో ఒక ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ను మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్లో ఒక రంధ్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ మరియు రంధ్రం పునఃసంయోగం చెందినప్పుడు, అవి గ్రహించిన ఫోటాన్ వలె ఒకే శక్తితో కాంతి ఫోటాన్ను విడుదల చేస్తాయి.

LED ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి రంగు విడుదలయ్యే ఫోటాన్ల శక్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఫోటాన్ల శక్తి ఎక్కువైతే, కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు రంగు నీలంగా ఉంటుంది. ఫోటాన్ల శక్తి తక్కువైతే, కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు రంగు ఎరుపుగా ఉంటుంది.

బ్యాండ్గ్యాప్ మరియు రంగు#

సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ మరియు LED ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి రంగు మధ్య సంబంధాన్ని క్రింది పట్టిక చూపిస్తుంది:

శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ (eV)	రంగు
< 1.8	ఇన్ఫ్రారెడ్
1.8 - 2.0	ఎరుపు
2.0 - 2.4	నారింజ
2.4 - 2.8	పసుపు
2.8 - 3.2	ఆకుపచ్చ
3.2 - 3.6	నీలం
3.6 - 4.0	వైలెట్
> 4.0	అల్ట్రావయోలెట్

LED రంగు LED తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ ఎక్కువైతే, విడుదలయ్యే కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు రంగు నీలంగా ఉంటుంది. శక్తి బ్యాండ్గ్యాప్ తక్కువైతే, విడుదలయ్యే కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు రంగు ఎరుపుగా ఉంటుంది.

LED ల లక్షణాలు#

1. కాంతి అవుట్పుట్#

• ల్యూమినస్ ఇంటెన్సిటీ: LED యొక్క ల్యూమినస్ ఇంటెన్సిటీ అనేది నిర్దిష్ట దిశలో విడుదలయ్యే కాంతి మొత్తం, కాండెలాస్ (cd) లో కొలుస్తారు. ఇది నిర్దిష్ట కోణం నుండి LED యొక్క ప్రకాశాన్ని సూచిస్తుంది.

• ల్యూమినస్ ఫ్లక్స్: ల్యూమినస్ ఫ్లక్స్ LED ద్వారా విడుదలయ్యే మొత్తం దృశ్యమాన కాంతిని కొలుస్తుంది, అన్ని దిశలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. ఇది ల్యూమెన్లలో (lm) వ్యక్తీకరించబడుతుంది మరియు LED యొక్క మొత్తం కాంతి అవుట్పుట్ను సూచిస్తుంది.

2. రంగు#

• కలర్ టెంపరేచర్: కలర్ టెంపరేచర్ LED యొక్క కాంతి యొక్క రంగు రూపాన్ని వివరిస్తుంది, కెల్విన్ (K) లో కొలుస్తారు. తక్కువ కలర్ టెంపరేచర్లు వెచ్చని, పసుపు రంగు కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అయితే ఎక్కువ కలర్ టెంపరేచర్లు చల్లని, నీలి రంగు కాంతిని విడుదల చేస్తాయి.

• కలర్ రెండరింగ్ ఇండెక్స్ (CRI): CRI LED లైట్ సోర్స్ సహజ సూర్యకాంతితో పోల్చినప్పుడు వస్తువుల రంగులను ఎంత ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేస్తుందో కొలుస్తుంది. ఎక్కువ CRI మెరుగైన కలర్ రెండరింగ్ మరియు మరింత సహజంగా కనిపించే రంగులను సూచిస్తుంది.

3. సామర్థ్యం#

• ల్యూమినస్ ఎఫికసీ: ల్యూమినస్ ఎఫికసీ అనేది ల్యూమినస్ ఫ్లక్స్ మరియు పవర్ వినియోగం యొక్క నిష్పత్తి, ల్యూమెన్లు ప్రతి వాట్ (lm/W) లో కొలుస్తారు. ఇది LED విద్యుత్ శక్తిని దృశ్యమాన కాంతిగా ఎంత సమర్థవంతంగా మారుస్తుందో సూచిస్తుంది.

4. బీమ్ యాంగిల్#

• బీమ్ యాంగిల్: LED యొక్క బీమ్ యాంగిల్ కాంతి విడుదలయ్యే కోణాన్ని సూచిస్తుంది. ఇరుకైన బీమ్ యాంగిల్లు కేంద్రీకృతమైన, దృష్టి కేంద్రీకరించిన కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అయితే విస్తృత బీమ్ యాంగిల్లు మరింత వ్యాప్తి చెందిన ప్రకాశాన్ని అందిస్తాయి.

5. ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్#

• ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్: ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ LED ను ఆన్ చేయడానికి మరియు దాని గుండా కరెంట్ ప్రవహించడానికి అవసరమైన కనీస వోల్టేజ్. ఇది LED యొక్క పదార్థం మరియు రంగు ఆధారంగా మారుతుంది.

6. రివర్స్ వోల్టేజ్#

• రివర్స్ వోల్టేజ్: రివర్స్ వోల్టేజ్ LED ను దెబ్బతీయకుండా రివర్స్ దిశలో అనువర్తించగల గరిష్ట వోల్టేజ్. రివర్స్ వోల్టేజ్ను మించిపోవడం LED కి శాశ్వత నష్టాన్ని కలిగించవచ్చు.

7. ఆపరేటింగ్ టెంపరేచర్#

• ఆపరేటింగ్ టెంపరేచర్ పరిధి: LED లు సరిగ్గా పని చేయగల నిర్దిష్ట ఆపరేటింగ్ టెంపరేచర్ పరిధిని కలిగి ఉంటాయి. ఈ పరిధికి వెలుపల పని చేయడం LED యొక్క పనితీరు మరియు ఆయుష్షును ప్రభావితం చేయవచ్చు.

8. ఆయుష్షు#

• ఆయుష్షు: LED యొక్క ఆయుష్షు సాధారణంగా గంటల్లో కొలుస్తారు మరియు అది దాని ప్రారంభ కాంతి అవ