લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ્સ (LEDs)

ઉદ્દેશ્યો: આ પાઠના અંતે તમે નીચેની બાબતો કરવા માટે સક્ષમ હશો:

• પરંપરાગત બલ્બ (conventional bulbs) ની સરખામણીમાં LEDs ના ફાયદાઓ જણાવવા.
• LED ના કાર્યકારી સિદ્ધાંત (principle of working) ને સમજાવવા.
• LED ના લોકપ્રિય પ્રકારો જણાવવા.

લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ (LED)

ઓપ્ટિકલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ (optical electronics) માં સૌથી સામાન્ય અને લોકપ્રિય નવા ઉપકરણોમાંનું એક લાઈટ એમિટિંગ ડાયોડ (Light Emitting Diode) છે, જેને ટૂંકમાં LED કહેવામાં આવે છે. આ LEDs નો ઉપયોગ હવે લગભગ તમામ ઇલેક્ટ્રિકલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ (circuits) અને સાધનોમાં સૂચક (indicators) તરીકે કરવામાં આવે છે.

પરંપરાગત ઇન્કેન્ડેસન્ટ બલ્બ (incandescent bulbs) કરતા LEDs ના ફાયદાઓ નીચે મુજબ છે:

૧. LEDs માં ગરમ થવા માટે કોઈ ફિલામેન્ટ (filaments) હોતા નથી અને તેથી પ્રકાશિત થવા માટે ઓછા પ્રવાહ (current) ની જરૂર પડે છે. ૨. LEDs ને પરંપરાગત બલ્બ કરતા ઓછા વોલ્ટેજ લેવલ (સામાન્ય રીતે ૧.૨ થી ૨.૫ વોલ્ટ) ની જરૂર પડે છે. ૩. LEDs ખૂબ લાંબો સમય ચાલે છે – ઘણા વર્ષો સુધી. ૪. કોઈ ફિલામેન્ટ ગરમ થતું ન હોવાથી, LEDs હંમેશા ઠંડા રહે છે. ૫. પરંપરાગત લેમ્પ્સ (lamps) ની સરખામણીમાં LEDs ને ખૂબ જ ઝડપી દરે ચાલુ (ON) અને બંધ (OFF) કરી શકાય છે.

LEDs ના કાર્યકારી સિદ્ધાંત (Principle of working of LEDs)

જોકે LED પણ એક પ્રકારનો ડાયોડ જ છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ AC ને DC માં રેક્ટિફાય (rectifying) કરવાના હેતુ માટે કરી શકાતો નથી અને કરવો પણ ન જોઈએ. LED એક સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ (semiconductor device) છે જે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક સપ્લાય (electric supply) સાથે યોગ્ય રીતે જોડાયેલ હોય ત્યારે દ્રશ્યમાન પ્રકાશ (visible light) ઉત્સર્જિત કરે છે.

યાદ રાખો કે સામાન્ય હેતુનો ડાયોડ (general purpose diode) અથવા રેક્ટિફાયર ડાયોડ (rectifier diode) ત્યારે વહન કરે છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન્સને બેરિયર જંકશન (barrier junction) પાર કરવા માટે ઉર્જા પૂરી પાડવામાં આવે (Si=0.7V, Ge=0.3V). દરેક ઇલેક્ટ્રોન, પૂરી પાડવામાં આવેલી વધારાની ઉર્જા મેળવ્યા પછી, જંકશનને પાર કરે છે અને જંકશનની P બાજુ પર રહેલા હોલ (hole) માં પડે છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન હોલ સાથે ફરીથી જોડાય (recombines) છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન તેના દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલી વધારાની ઉર્જા છોડી દે છે. આ વધારાની ઉર્જા ગરમી અને પ્રકાશના સ્વરૂપમાં બહાર નીકળે છે (dissipated).

સામાન્ય હેતુના ડાયોડ (Diodes) માં સિલિકોન મટીરીયલ અપારદર્શક (Opaque) હોવાને કારણે, ઇલેક્ટ્રોન્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થતો પ્રકાશ બહારના વાતાવરણમાં બહાર નીકળી શકતો નથી. તેથી, તે દૃશ્યમાન (Visible) નથી. પરંતુ એલ.ઈ.ડી. (LEDs) સિલિકોનને બદલે અર્ધ-પારદર્શક (Semi-transparent) મટીરીયલનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે.

કારણ કે એલ.ઈ.ડી. બનાવવા માટે વપરાતું મટીરીયલ અર્ધ-પારદર્શક હોય છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોન્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થતો થોડો પ્રકાશ ડાયોડની સપાટી પર બહાર નીકળે છે, અને તેથી, તે દૃશ્યમાન થાય છે. (આકૃતિ 1a)

એલ.ઈ.ડી. સામાન્ય રીતે ગેલિયમ આર્સેનિક (Gallium arsenic), ગેલિયમ ફોસ્ફેટ (Gallium phosphate) અથવા ગેલિયમ આર્સેનો-ફોસ્ફેટ (Gallium arseno-phosphate) સાથે ડોપિંગ (Doped) કરવામાં આવે છે. અલગ-અલગ ડોપિંગને કારણે એલ.ઈ.ડી. અલગ-અલગ રંગોના પ્રકાશ (તરંગલંબાઇ – Wavelengths) ઉત્સર્જિત કરે છે, જેમ કે લાલ, પીળો, લીલો, એમ્બર અથવા અદૃશ્ય ઇન્ફ્રારેડ (Infrared) પ્રકાશ.

એલ.ઈ.ડી. નો સ્કીમેટિક સિમ્બોલ (Schematic symbol) નોન-ઇન્ટિગ્રેટેડ લેમ્પ્સ માટે (આકૃતિ 1b) માં દર્શાવ્યા મુજબ છે. તીરોનો ઉપયોગ એ દર્શાવવા માટે થાય છે કે પ્રકાશ ઉપકરણમાંથી બહાર ફેંકાય છે.

એલ.ઈ.ડી. ના પ્રકારો

સિંગલ કલર એલ.ઈ.ડી. (Single colour LEDs): વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ અને સામાન્ય રીતે વપરાતી મોટાભાગની એલ.ઈ.ડી. સિંગલ કલર એલ.ઈ.ડી. હોય છે. આ એલ.ઈ.ડી. લાલ, લીલો, પીળો અથવા નારંગી જેવા રંગોમાંથી એક રંગનું ઉત્સર્જન કરે છે. અલગ-અલગ રંગની એલ.ઈ.ડી. માટે નીચેના ટેબલમાં આપ્યા મુજબ અલગ-અલગ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ (Forward voltages) હોય છે:

| એલ.ઈ.ડી. નો રંગ | લાલ (Red) | નારંગી (Orange) | પીળો (Yellow) | લીલો (Green) | | :— | :— | :— | :— | :— | | ટીપિકલ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ | 1.8V | 2V | 2.1V | 2.2V |

ટુ-કલર એલ.ઈ.ડી. (Two colour LEDs): આ એલ.ઈ.ડી. બે રંગો આપી શકે છે. વાસ્તવમાં, આ એક સિંગલ પેકેજમાં મૂકવામાં આવેલી અને જોડેલી બે એલ.ઈ.ડી. છે. (આકૃતિ 2)

ટુ-કલર એલ.ઈ.ડી. માં, બે એલ.ઈ.ડી. ઇનવર્સ પેરેલલ (Inverse parallel) માં જોડાયેલ હોય છે, જેથી જ્યારે એલ.ઈ.ડી. ને એક દિશામાં બાયસ (Biased) કરવામાં આવે ત્યારે એક રંગ ઉત્સર્જિત થાય છે અને જ્યારે એલ.ઈ.ડી. ને બીજી દિશામાં બાયસ કરવામાં આવે ત્યારે બીજો રંગ ઉત્સર્જિત થાય છે. આ એલ.ઈ.ડી. સિંગલ કલર એલ.ઈ.ડી. કરતા વધુ મોંઘી હોય છે. આ એલ.ઈ.ડી. +ve, -ve પોલેરિટી (Polarities), ગો-નોગો (GO-NOGO) ઇન્ડિકેશન, નલ ડિટેક્શન (Null detection) વગેરે દર્શાવવા માટે ઉપયોગી છે.

આ ટીપિકલ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ ટીપિકલ એલ.ઈ.ડી. ફોરવર્ડ કરંટ If = 20 mA પર છે.

મલ્ટીકલર એલ.ઈ.ડી. (Multicolour LEDs): આ ખાસ પ્રકારની એલ.ઈ.ડી. છે જે બે કરતા વધારે રંગોનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે. આ એલ.ઈ.ડી. માં એક લીલી અને એક લાલ એલ.ઈ.ડી. નો સમાવેશ થાય છે જે ત્રણ-પિન કોમન કેથોડ (Common cathode) પેકેજમાં માઉન્ટ થયેલ હોય છે. (આકૃતિ 3)

| આઉટપુટ રંગ | લાલ | નારંગી | પીળો | લીલો | | :— | :— | :— | :— | :— | | LED-1 કરંટ | 0 | 5mA | 10mA | 15mA | | LED-2 કરંટ | 15mA | 3mA | 2mA | 0 |

આ એલ.ઈ.ડી. એક સમયે માત્ર એક જ એલ.ઈ.ડી. ને ચાલુ (ON) કરીને લીલો અથવા લાલ રંગ ઉત્સર્જિત કરશે. આ એલ.ઈ.ડી. ઉપર આપેલા ટેબલમાં દર્શાવ્યા મુજબ અલગ-અલગ કરંટ રેશિયો સાથે બંને એલ.ઈ.ડી. ને ચાલુ કરીને નારંગી અથવા પીળો રંગ ઉત્સર્જિત કરશે.

SEO Keywords: LED, Light Emitting Diode, Electronics, Semiconductor, ITI Training, Gujarati Electronics, Working Principle of LED, Electrical Engineering, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, લાઈટ એમિટિંગ ડાયોડ, સેમિકન્ડક્ટર, આઈટીઆઈ.