ஒளி உமிழும் டையோட்கள் (எல்இடி) விளக்கப்பட்டது

LED இன் முழு வடிவம் ஒளி உமிழும் டையோடு ஆகும். LED கள் சிறப்பு வகை செமிகண்டக்டர் டையோட்கள் ஆகும், அவை அவற்றின் முனையங்களில் பயன்படுத்தப்படும் சாத்தியமான வேறுபாட்டிற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் ஒளியை வெளியிடுகின்றன, எனவே ஒளி உமிழும் டையோடு என்று பெயர். ஒரு சாதாரண டையோடு எல்.ஈ.டி.களில் துருவமுனைப்பு கொண்ட இரண்டு முனையங்கள் உள்ளன, அதாவது அனோட் மற்றும் கேத்தோடு. எல்இடியை ஒளிரச் செய்ய, அதன் நேர்மின்முனை மற்றும் கேத்தோடு டெர்மினல்களில் சாத்தியமான வேறுபாடு அல்லது மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இன்று, எல்.ஈ.டிகள் அதிக பிரகாசமான, நவீன எல்.ஈ.டி விளக்குகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை அலங்கார எல்இடி சரம் விளக்குகள் மற்றும் எல்இடி குறிகாட்டிகள் தயாரிப்பதற்கும் பிரபலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சுருக்கமான வரலாறு

எல்.ஈ.டி இன்று உயர் தொழில்நுட்ப குறைக்கடத்தி தொழிற்துறையின் ஒரு தயாரிப்பு என்று கருதப்பட்ட போதிலும், அவற்றின் ஒளிரும் சொத்து ஆரம்பத்தில் பல ஆண்டுகளுக்கு முன்பு அடையாளம் காணப்பட்டது. எல்இடி ஒளி விளைவை முதலில் கவனித்தவர் மார்கோனியின் பொறியாளர்களில் ஒருவரான எச்.ஜே. ரவுண்ட் ஆவார், அவர் பல வெற்றிட குழாய் மற்றும் ரேடியோ கண்டுபிடிப்புகளுக்கு நன்கு அறியப்பட்டவர். 1907 ஆம் ஆண்டில், மார்கோனியுடன் புள்ளி-தொடர்பு படிகக் கண்டறிதல் கருவிகளில் ஆராய்ச்சி செய்யும் போது அவர் இதைக் கண்டுபிடித்தார்.

1907 ஆம் ஆண்டில், எலக்ட்ரிக்கல் வேர்ல்ட் பத்திரிகை இந்த முன்னேற்றங்களைப் பற்றி முதலில் அறிக்கை செய்தது. 1922 இல் ரஷ்ய விஞ்ஞானி ஓ.வி.யால் மீண்டும் கண்டுபிடிக்கப்படும் வரை LED கருத்து பல ஆண்டுகளாக செயலற்ற நிலையில் இருந்தது. லோசோவ்.

லோசோவ் லெனின்கிராட்டில் வசித்தார், அங்கு அவர் இரண்டாம் உலகப் போரில் பரிதாபமாக கொல்லப்பட்டார். அவருடைய பெரும்பாலான வடிவமைப்புகள் போரில் தொலைந்து போயிருக்கலாம். அவர் 1927 மற்றும் 1942 க்கு இடையில் மொத்தம் நான்கு காப்புரிமைகளை தாக்கல் செய்த போதிலும், அவரது இறப்பு வரை அவரது ஆராய்ச்சி அங்கீகரிக்கப்படவில்லை.

எல்இடி கருத்து 1951 இல் மீண்டும் தோன்றியது, K. Lehovec இன் கீழ் விஞ்ஞானிகள் குழு அதன் விளைவை ஆராயத் தொடங்கியது. W. ஷாக்லி (டிரான்சிஸ்டரின் கண்டுபிடிப்பாளர்) உட்பட பிற நிறுவனங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்களின் பங்கேற்புடன் விசாரணை தொடர்ந்தது. இறுதியில், LED கருத்து குறிப்பிடத்தக்க சுத்திகரிப்புக்கு உட்பட்டது மற்றும் 1960 களின் பிற்பகுதியில் வணிகமயமாக்கப்பட்டது.

LED சந்திப்பில் எந்த செமிகண்டக்டர் மெட்டீரியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது?

சாராம்சத்தில், ஒளி-உமிழும் டையோட்கள் ஒரு கலவை குறைக்கடத்தியைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட ஒரு சிறப்பு PN சந்திப்பு ஆகும்.

சிலிக்கான் மற்றும் ஜெர்மானியம் ஆகியவை மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு குறைக்கடத்திகள், இருப்பினும் இவை தனிமங்கள் மட்டுமே என்பதால், அவற்றிலிருந்து LED களை உருவாக்க முடியாது.

மாறாக, இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட தனிமங்களை இணைக்கும் கேலியம் ஆர்சனைடு, காலியம் பாஸ்பைடு மற்றும் இண்டியம் பாஸ்பைடு போன்ற பொருட்கள் LED களை உருவாக்க அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உதாரணமாக, காலியம் ஆர்சனைடு மூன்று வேலன்சியையும், ஆர்சனிக் ஐந்து வேலன்சியையும் கொண்டுள்ளது, எனவே, இரண்டும் குழு III -V குறைக்கடத்திகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

III-V குழுவைச் சேர்ந்த பொருட்கள் மற்ற கலவை குறைக்கடத்திகளை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

ஒரு செமிகண்டக்டர் சந்திப்பு முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்போது, ​​​​பி-வகைப் பகுதியிலிருந்து துளைகள் மற்றும் N-வகைப் பகுதியிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் சந்திப்பிற்குள் நுழைந்து, அவை ஒரு சாதாரண டையோடில் இருப்பதைப் போலவே ஒன்றிணைகின்றன.

இந்த வழியில் சந்தி வழியாக தற்போதைய நகர்வுகள்.

இதன் விளைவாக ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது, அவற்றில் சில ஃபோட்டான்கள் (ஒளி) போல உமிழப்படுகின்றன. குறைந்த அளவு ஃபோட்டான்கள் (ஒளி) கட்டமைப்பால் உறிஞ்சப்படுவதற்கு உத்தரவாதம் அளிக்கும் வகையில், பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் ஒளியின் பெரும்பகுதியை உருவாக்கும் சந்திப்பின் பி-பக்கம், சாதனத்தின் மேற்பரப்புக்கு மிக அருகில் அமைந்துள்ளது.

சந்திப்பை முழுமையாக மேம்படுத்த வேண்டும் மற்றும் புலப்படும் ஒளியை உருவாக்க சரியான பொருட்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும். ஸ்பெக்ட்ரமின் அகச்சிவப்பு பகுதி என்பது தூய காலியம் ஆர்சனைடு அதன் ஆற்றலை வெளியிடும் இடமாகும்.

எல்.ஈ.டிகள் அவற்றின் நிறங்களை எவ்வாறு பெறுகின்றன

அலுமினியம் காலியம் ஆர்சனைடை உற்பத்தி செய்வதற்காக குறைக்கடத்தியில் அலுமினியம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது LED ஒளியை ஸ்பெக்ட்ரமின் பிரகாசமான சிவப்பு முனையில் (AIGaAs) மாற்றுகிறது.

பாஸ்பரஸ் சேர்ப்பதன் மூலமும் சிவப்பு ஒளியை உருவாக்கலாம்.

மற்ற LED நிறங்களுக்கு பல்வேறு பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உதாரணமாக, காலியம் பாஸ்பைட் பச்சை ஒளியை வெளியிடுகிறது, அதே நேரத்தில் மஞ்சள் மற்றும் ஆரஞ்சு ஒளி அலுமினியம் இண்டியம் காலியம் பாஸ்பைடால் தயாரிக்கப்படுகிறது. பெரும்பாலான LED க்கள் காலியம் குறைக்கடத்திகளால் ஆனவை.

எல்இடிகள் இரண்டு கட்டமைப்புகளுடன் தயாரிக்கப்படுகின்றன

மேற்பரப்பில்-உமிழும் டையோடு மற்றும் விளிம்பில்-உமிழும் டையோடு, இது படத்தில் காணப்படுகிறது. 1 A மற்றும் B, முறையே, LED களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு முதன்மை கட்டமைப்புகள் ஆகும். மேற்பரப்பு-உமிழும் டையோடு அவற்றில் மிகவும் பிரபலமானது, ஏனெனில் இது ஒரு பரந்த கோணத்தில் ஒளியை உருவாக்குகிறது.

உற்பத்திக்குப் பிறகு, எல்.ஈ.டி கட்டமைப்பை எல்.ஈ.டிக்கு எந்த சேதமும் இல்லாமல் பாதுகாப்பாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய வகையில் இணைக்கப்பட வேண்டும்.

சிறிய LED குறிகாட்டிகளில் பெரும்பாலானவை எபோக்சி பசையில் ஒளிவிலகல் குறியீட்டுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இது குறைக்கடத்தி மற்றும் சுற்றியுள்ள காற்றின் இடையே எங்காவது உள்ளது (கீழே உள்ள படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்). இதனால் டையோடு முழுமையாகப் பாதுகாக்கப்படுகிறது, மேலும் ஒளி வெளி உலகிற்கு மிகவும் பயனுள்ள முறையில் மாற்றப்படுகிறது.

LED முன்னோக்கி மின்னழுத்த (VF) விவரக்குறிப்பு

LED கள் தற்போதைய உணர்திறன் சாதனங்கள் என்பதால், பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் LED இன் குறைந்தபட்ச முன்னோக்கி மின்னழுத்த விவரக்குறிப்பை மீறக்கூடாது. LED (VF) இன் முன்னோக்கி மின்னழுத்த விவரக்குறிப்பு என்பது எல்.ஈ.டியை பாதுகாப்பாகவும் பிரகாசமாகவும் ஒளிரச் செய்யப் பயன்படும் உகந்த மின்னழுத்த நிலை. மின்னோட்டம் எல்இடியின் முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், எல்இடி எரிந்து நிரந்தரமாக சேதமடையும்.

எல்.ஈ.டியின் முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தை விட விநியோக மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருந்தால், மின்னோட்டத்தை எல்.ஈ.டிக்கு மட்டுப்படுத்த விநியோகத்துடன் தொடரில் கணக்கிடப்பட்ட மின்தடை பயன்படுத்தப்படுகிறது. உகந்த பிரகாசத்துடன் எல்.ஈ.டி பாதுகாப்பாக ஒளிர முடியும் என்பதை இது உறுதி செய்கிறது.

இன்று பெரும்பாலான எல்இடிகளின் முன்னோக்கி மின்னழுத்த மதிப்பு சுமார் 3.3 வி. அது சிவப்பு, பச்சை அல்லது மஞ்சள் எல்.ஈ.டியாக இருந்தாலும், அவற்றின் அனோட் மற்றும் கேத்தோடு டெர்மினல்கள் முழுவதும் 3.3 V ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பொதுவாக ஒளிரச் செய்யலாம்.

LEDக்கான விநியோக மின்னழுத்தம் DC ஆக இருக்க வேண்டும். ஏசியும் பயன்படுத்தப்படலாம் ஆனால் எல்இடி அதனுடன் ரெக்டிஃபையர் டையோடு இணைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். AC மின்னழுத்தத்தின் துருவமுனைப்பு மாற்றம் LED க்கு எந்தத் தீங்கும் ஏற்படாது என்பதை இது உறுதி செய்கிறது.

மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது

சாதாரண டையோட்களைப் போலவே எல்.ஈ.டிகளுக்கும் உள்ளார்ந்த மின்னோட்ட வரம்பு இல்லை. இதன் விளைவாக, பேட்டரி முழுவதும் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டால், அது எரிந்துவிடும்.

விநியோக DC சுமார் 3.3 V ஆக இருந்தால், LED க்கு கட்டுப்படுத்தும் மின்தடை தேவைப்படாது. இருப்பினும் விநியோக மின்னழுத்தம் 3.3 V ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், LED முனையத்துடன் தொடரில் ஒரு மின்தடை தேவைப்படும்.

மின்தடையானது எல்இடியின் அனோட் முனையத்துடன் தொடரில் அல்லது எல்இடியின் கேத்தோடு முனையத்துடன் இணைக்கப்படலாம்.

சேதத்தைத் தவிர்க்க, மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த மின்தடையை சுற்றுடன் இணைக்க வேண்டும். இயல்பான காட்டி  எல்இடிகள் அதிகபட்ச மின்னோட்ட விவரக்குறிப்பு சுமார் 20 mA; மின்னோட்டம் இதற்குக் குறைவாக இருந்தால், LED இன் ஒளி வெளியீடு விகிதாசாரமாகக் குறையும்.

மேலே உள்ள படம். 3 இல் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, மின்னோட்டத்தின் அளவை மதிப்பிடும் போது எல்.ஈ.டி முழுவதும் உள்ள மின்னழுத்தத்தைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஏனெனில் மின்னழுத்தம் அதிகரித்தால் தற்போதைய நுகர்வு விகிதாசாரமாக அதிகரிக்கும்.

கட்டுப்படுத்தும் மின்தடையத்தைக் கணக்கிடுவதற்கான சூத்திரம் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:

R = V - LED FWD V / LED மின்னோட்டம்

• இங்கே V என்பது உள்ளீடு DC விநியோகத்தைக் குறிக்கிறது.
• LED FWD V என்பது LED இன் முன்னோக்கி மின்னழுத்த விவரக்குறிப்பு ஆகும்.
• எல்.ஈ.டி மின்னோட்டம் என்பது எல்.ஈ.டியின் அதிகபட்ச தற்போதைய கையாளுதல் திறனைக் குறிக்கிறது.

V = 12 V, LED FWD V = 3.3 V மற்றும் LED மின்னோட்டம் = 20 mA என்று வைத்துக்கொள்வோம், பின்னர் R இன் மதிப்பை பின்வரும் முறையில் தீர்க்கலாம்:

ஆர் = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 ஓம்ஸ், அருகிலுள்ள நிலையான மதிப்பு 470 ஓம்ஸ் ஆகும்.

வாட் = 12 - 3.3 x 0.02 = 0.174 வாட்ஸ் அல்லது 1/4 வாட் ஆகும்.