LED લેમ્પના ઉત્પાદન સિદ્ધાંત

LED (લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ), એક પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ, એક ઘન સ્થિતિ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ છે જે વિદ્યુત ઊર્જાને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. તે વીજળીને સીધી રીતે પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. LED નું હૃદય એક સેમિકન્ડક્ટર ચિપ છે. ચિપનો એક છેડો કૌંસ સાથે જોડાયેલ છે, એક છેડો નકારાત્મક ધ્રુવ છે, અને બીજો છેડો પાવર સપ્લાયના ધન ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, જેથી સમગ્ર ચિપ ઇપોક્સી રેઝિન દ્વારા સમાવિષ્ટ થાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ચિપ બે ભાગોથી બનેલી હોય છે. એક ભાગ P-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર છે, જેમાં છિદ્રો પ્રબળ હોય છે, અને બીજો છેડો N-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રબળ હોય છે. પરંતુ જ્યારે આ બે સેમિકન્ડક્ટર જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે PN જંકશન બને છે. જ્યારે વાયર દ્વારા ચિપ પર કરંટ કાર્ય કરે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોનને P વિસ્તારમાં ધકેલવામાં આવશે, જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન છિદ્રો સાથે ફરીથી જોડાશે, અને પછી ફોટોનના સ્વરૂપમાં ઊર્જા ઉત્સર્જન કરશે. આ LED પ્રકાશ ઉત્સર્જનનો સિદ્ધાંત છે. પ્રકાશની તરંગલંબાઇ, એટલે કે, પ્રકાશનો રંગ, PN જંકશન બનાવતી સામગ્રી દ્વારા નક્કી થાય છે.

LED સીધા લાલ, પીળો, વાદળી, લીલો, લીલો, નારંગી, જાંબલી અને સફેદ પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે.

શરૂઆતમાં, ઉપકરણો અને મીટરના સૂચક પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે LEDનો ઉપયોગ થતો હતો. પાછળથી, ટ્રાફિક લાઇટ અને મોટા વિસ્તારના ડિસ્પ્લેમાં વિવિધ હળવા રંગના LEDનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થવા લાગ્યો, જેનાથી સારા આર્થિક અને સામાજિક લાભો થયા. ઉદાહરણ તરીકે 12 ઇંચના લાલ ટ્રાફિક સિગ્નલ લેમ્પને લો. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં, લાંબા આયુષ્ય અને ઓછી તેજસ્વી કાર્યક્ષમતાવાળા 140 વોટના અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાનો મૂળ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ થતો હતો, જેણે 2000 લ્યુમેન્સ સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કર્યો. લાલ ફિલ્ટરમાંથી પસાર થયા પછી, પ્રકાશનું નુકસાન 90% છે, જે ફક્ત 200 લ્યુમેન્સ લાલ પ્રકાશ બાકી રહે છે. નવા ડિઝાઇન કરેલા લેમ્પમાં, Lumileds સર્કિટ નુકશાન સહિત 18 લાલ LED પ્રકાશ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરે છે. કુલ પાવર વપરાશ 14 વોટ છે, જે સમાન તેજસ્વી અસર ઉત્પન્ન કરી શકે છે. ઓટોમોબાઈલ સિગ્નલ લેમ્પ પણ LED પ્રકાશ સ્ત્રોત એપ્લિકેશનનું એક મહત્વપૂર્ણ ક્ષેત્ર છે.

સામાન્ય પ્રકાશ માટે, લોકોને વધુ સફેદ પ્રકાશ સ્ત્રોતોની જરૂર હોય છે. 1998 માં, સફેદ LED સફળતાપૂર્વક વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. આ LED GaN ચિપ અને યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (YAG) ને એકસાથે પેકેજ કરીને બનાવવામાં આવે છે. GaN ચિપ વાદળી પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે（λ P=465nm, Wd=30nm), ઉચ્ચ તાપમાને સિન્ટર કરેલ Ce3+ ધરાવતું YAG ફોસ્ફર આ વાદળી પ્રકાશથી ઉત્તેજિત થયા પછી પીળો પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે, જેની ટોચ કિંમત 550n LED લેમ્પ m છે. વાદળી LED સબસ્ટ્રેટ બાઉલ આકારના પ્રતિબિંબ પોલાણમાં સ્થાપિત થયેલ છે, જે YAG સાથે મિશ્રિત રેઝિનના પાતળા સ્તરથી ઢંકાયેલ છે, લગભગ 200-500nm. LED સબસ્ટ્રેટમાંથી વાદળી પ્રકાશ આંશિક રીતે ફોસ્ફર દ્વારા શોષાય છે, અને વાદળી પ્રકાશનો બીજો ભાગ સફેદ પ્રકાશ મેળવવા માટે ફોસ્ફરમાંથી પીળા પ્રકાશ સાથે મિશ્રિત થાય છે.

InGaN/YAG સફેદ LED માટે, YAG ફોસ્ફરની રાસાયણિક રચના બદલીને અને ફોસ્ફર સ્તરની જાડાઈને સમાયોજિત કરીને, 3500-10000K ના રંગ તાપમાન સાથે વિવિધ સફેદ લાઇટ્સ મેળવી શકાય છે. વાદળી LED દ્વારા સફેદ પ્રકાશ મેળવવાની આ પદ્ધતિમાં સરળ રચના, ઓછી કિંમત અને ઉચ્ચ ટેકનોલોજી પરિપક્વતા છે, તેથી તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.