LED এর পূর্ণরূপ হল Light Emitting Diode. এলইডি হল বিশেষ ধরনের সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড যা তাদের টার্মিনাল জুড়ে প্রয়োগ করা সম্ভাব্য পার্থক্যের প্রতিক্রিয়া হিসাবে আলো নির্গত করে, তাই নাম আলো নির্গত ডায়োড। একটি সাধারণ ডায়োডের মতো এলইডি-তেও পোলারিটি সহ দুটি টার্মিনাল থাকে, যথা অ্যানোড এবং ক্যাথোড। একটি LED আলোকিত করতে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য বা একটি ভোল্টেজ এর অ্যানোড এবং ক্যাথোড টার্মিনাল জুড়ে প্রয়োগ করা হয়।
আজ, এলইডিগুলি উচ্চ উজ্জ্বল অত্যাধুনিক এলইডি ল্যাম্প তৈরির জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি আলংকারিক LED স্ট্রিং লাইট এবং LED সূচকগুলির জন্য জনপ্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়।
সংক্ষিপ্ত ইতিহাস
এলইডি আজ উচ্চ-প্রযুক্তি অর্ধপরিবাহী শিল্পের একটি পণ্য হিসাবে বিবেচিত হওয়া সত্ত্বেও, তাদের আলোকিত সম্পত্তি প্রাথমিকভাবে বহু বছর আগে চিহ্নিত করা হয়েছিল। এলইডি আলোর প্রভাব লক্ষ্য করা প্রথম ব্যক্তি ছিলেন মার্কোনির একজন প্রকৌশলী, এইচ জে রাউন্ড, যিনি বেশ কয়েকটি ভ্যাকুয়াম টিউব এবং রেডিও আবিষ্কারের জন্যও সুপরিচিত। তিনি 1907 সালে মার্কোনির সাথে পয়েন্ট-কন্টাক্ট ক্রিস্টাল ডিটেক্টর নিয়ে গবেষণা করার সময় এটি আবিষ্কার করেন।
1907 সালে, ইলেকট্রিক্যাল ওয়ার্ল্ড ম্যাগাজিন এই সাফল্যের বিষয়ে প্রথম রিপোর্ট করেছিল। 1922 সালে রাশিয়ান বিজ্ঞানী ও.ভি. দ্বারা পুনরাবিষ্কার না হওয়া পর্যন্ত এলইডি ধারণাটি কয়েক বছর ধরে সুপ্ত ছিল। লসভ।
লসভ লেনিনগ্রাদে বসবাস করতেন, যেখানে তিনি ২য় বিশ্বযুদ্ধে মর্মান্তিকভাবে নিহত হন। এটা সম্ভব যে তার বেশিরভাগ নকশা যুদ্ধে হারিয়ে গেছে। যদিও তিনি 1927 থেকে 1942 সালের মধ্যে মোট চারটি পেটেন্ট দাখিল করেছিলেন, তার গবেষণা তার মৃত্যুর পর পর্যন্ত স্বীকৃত হয়নি।
LED ধারণাটি 1951 সালে পুনরায় আবির্ভূত হয়, যখন কে. লেহোভেকের অধীনে একদল বিজ্ঞানী প্রভাবটি তদন্ত শুরু করেন। ডব্লিউ শকলি (ট্রানজিস্টরের উদ্ভাবক) সহ অন্যান্য সংস্থা এবং গবেষকদের অংশগ্রহণে তদন্তটি এগিয়ে যায়। অবশেষে, LED ধারণাটি উল্লেখযোগ্য পরিমার্জন করে এবং 1960 এর দশকের শেষের দিকে বাণিজ্যিকীকরণ করা শুরু করে।
LED জংশনে কোন সেমিকন্ডাক্টর উপাদান ব্যবহার করা হয়?
মোটকথা, আলো-নিঃসরণকারী ডায়োড হল একটি বিশেষায়িত PN জংশন যা একটি যৌগিক অর্ধপরিবাহী ব্যবহার করে তৈরি করা হয়।
সিলিকন এবং জার্মেনিয়াম হল দুটি বহুল ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর, তবে যেহেতু এগুলি শুধুমাত্র উপাদান, তাই এগুলি থেকে LED তৈরি করা যায় না।
বিপরীতভাবে, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড, গ্যালিয়াম ফসফাইড এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইডের মতো উপাদান যা দুটি বা ততোধিক উপাদানকে একত্রিত করে প্রায়শই LED তৈরিতে ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের একটি ভ্যালেন্সি তিনটি এবং আর্সেনিকের ভ্যালেন্সি পাঁচটি, এবং তাই, উভয়কেই গ্রুপ III -V সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।
গ্রুপ III-V এর অন্তর্গত উপাদানগুলিও অন্যান্য যৌগিক অর্ধপরিবাহী তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
যখন একটি সেমিকন্ডাক্টর জংশন ফরওয়ার্ড বায়াসড হয়, তখন P-টাইপ অঞ্চল থেকে ছিদ্র এবং N-টাইপ অঞ্চল থেকে ইলেক্ট্রনগুলি জংশনে প্রবেশ করে এবং একত্রিত হয়, ঠিক যেমন তারা একটি সাধারণ ডায়োডে থাকে।
এই পদ্ধতিতে জংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট চলে।
ফলে শক্তি নির্গত হয়, যার মধ্যে কিছু ফোটনের (আলো) মত নির্গত হয়। কাঠামোর দ্বারা ন্যূনতম পরিমাণ ফোটন (আলো) শোষিত হয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য, জংশনের P-পাশ, যা বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই বেশিরভাগ আলো তৈরি করে, ডিভাইসের পৃষ্ঠের সবচেয়ে কাছাকাছি অবস্থান করে।
জংশনটি পুরোপুরি অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন এবং দৃশ্যমান আলো তৈরি করতে সঠিক উপকরণ ব্যবহার করা প্রয়োজন। বর্ণালীর ইনফ্রারেড অঞ্চল যেখানে বিশুদ্ধ গ্যালিয়াম আর্সেনাইড তার শক্তি নির্গত করে।
এলইডি কীভাবে তাদের রঙ পায়
অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনাইড তৈরি করতে সেমিকন্ডাক্টরের সাথে অ্যালুমিনিয়াম চালু করা হয়, যা LED আলোকে বর্ণালী (AIGaAs) এর উজ্জ্বল লাল প্রান্তে স্থানান্তরিত করে।
ফসফরাস যোগ করেও লাল আলো তৈরি করা যায়।
অন্যান্য LED রঙের জন্য বিভিন্ন উপকরণ ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, গ্যালিয়াম ফসফাইড সবুজ আলো নির্গত করে, যখন হলুদ এবং কমলা আলো অ্যালুমিনিয়াম ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম ফসফাইড দ্বারা উত্পাদিত হয়। বেশিরভাগ এলইডি গ্যালিয়াম সেমিকন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি।
এলইডি দুটি কাঠামোর সাথে তৈরি করা হয়
সারফেস-এমিটিং ডায়োড এবং এজ-এমিটিং ডায়োড, যা ডুমুরে দেখা যায়। 1 A এবং B, যথাক্রমে, LED এর জন্য ব্যবহৃত দুটি প্রাথমিক আর্কিটেকচার। পৃষ্ঠ-নির্গত ডায়োড তাদের মধ্যে সবচেয়ে জনপ্রিয় কারণ এটি একটি বিস্তৃত কোণে আলো তৈরি করে।
উত্পাদনের পরে, LED কাঠামোটি এমনভাবে আবদ্ধ করা দরকার যাতে এটি LED এর কোনও ক্ষতি ছাড়াই নিরাপদে ব্যবহার করা যায়।
বেশিরভাগ ক্ষুদ্র LED সূচকগুলি একটি প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ একটি ইপোক্সি আঠার মধ্যে আবদ্ধ থাকে যা সেমিকন্ডাক্টর এবং আশেপাশের বাতাসের মধ্যে কোথাও থাকে (নীচের চিত্র 2 দেখুন)। এইভাবে ডায়োডটি পুরোপুরি সুরক্ষিত, এবং আলো সবচেয়ে কার্যকর পদ্ধতিতে বাইরের জগতে স্থানান্তরিত হয়।
LED ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ (VF) স্পেসিফিকেশন
যেহেতু এলইডিগুলি বর্তমান সংবেদনশীল ডিভাইস, তাই প্রয়োগ করা ভোল্টেজ কখনই এলইডি-র ন্যূনতম ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ স্পেকের চেয়ে বেশি হওয়া উচিত নয়। একটি LED (VF) এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ স্পেসিফিকেশন হল সর্বোত্তম ভোল্টেজ স্তর যা নিরাপদে এবং উজ্জ্বলভাবে LED আলোকিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যদি কারেন্ট LED এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ স্পেসকে ছাড়িয়ে যায়, তাহলে LED পুড়ে যাবে এবং স্থায়ীভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হবে।
যদি, সরবরাহের ভোল্টেজ LED এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়, একটি গণনাকৃত প্রতিরোধক সরবরাহের সাথে সিরিজে ব্যবহার করা হয় যাতে LED কারেন্ট সীমাবদ্ধ থাকে। এটি নিশ্চিত করে যে এলইডি সর্বোত্তম উজ্জ্বলতার সাথে নিরাপদে আলোকিত করতে সক্ষম।
বর্তমানে বেশিরভাগ LED-এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের মান প্রায় 3.3 V৷ এটি একটি লাল, সবুজ বা একটি হলুদ LED হোক না কেন, সাধারণত তাদের অ্যানোড এবং ক্যাথোড টার্মিনাল জুড়ে 3.3 V প্রয়োগ করে আলোকিত করা যেতে পারে৷
LED সরবরাহ ভোল্টেজ একটি DC হতে হবে. একটি এসিও ব্যবহার করা যেতে পারে তবে LED এর সাথে রেকটিফায়ার ডায়োড সংযুক্ত থাকতে হবে। এটি নিশ্চিত করে যে এসি ভোল্টেজের পোলারিটির পরিবর্তন এলইডির কোনো ক্ষতি করে না।
সীমাবদ্ধ বর্তমান
LEDs, সাধারণ ডায়োডের মতই, কোন অন্তর্নিহিত বর্তমান সীমাবদ্ধতা নেই। ফলস্বরূপ, যদি এটি সরাসরি একটি ব্যাটারি জুড়ে সংযুক্ত থাকে তবে এটি পুড়ে যাবে।
যদি সরবরাহের DC প্রায় 3.3 V হয় তবে LED-এর সীমাবদ্ধ প্রতিরোধকের প্রয়োজন হবে না। তবে যদি সরবরাহ ভোল্টেজ 3.3 V এর বেশি হয়, তাহলে LED টার্মিনালের সাথে সিরিজে একটি প্রতিরোধকের প্রয়োজন হবে।
প্রতিরোধক LED এর অ্যানোড টার্মিনালের সাথে সিরিজে বা LED এর ক্যাথোড টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত হতে পারে।
ক্ষতি এড়াতে, বর্তমান নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি রোধকে সার্কিটের সাথে সংযুক্ত করতে হবে। সাধারণ সূচক LED-এর সর্বাধিক বর্তমান স্পেসিফিকেশন প্রায় 20 mA থাকে; যদি কারেন্ট এর নিচে সীমাবদ্ধ থাকে, তাহলে LED এর আলো আউটপুট আনুপাতিকভাবে কমে যাবে।
উপরের চিত্র 3-এ যেমন দেখানো হয়েছে, কারেন্টের পরিমাণ অনুমান করার সময় LED জুড়ে ভোল্টেজ বিবেচনা করা প্রয়োজন হতে পারে। কারণ ভোল্টেজ বাড়লে বর্তমান খরচও আনুপাতিক হারে বাড়বে।
সীমাবদ্ধ প্রতিরোধকের গণনা করার সূত্রটি নীচে দেওয়া হল:
R = V - LED FWD V / LED কারেন্ট
- এখানে V ইনপুট ডিসি সরবরাহকে উপস্থাপন করে।
- LED FWD V হল LED এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ স্পেসিফিকেশন।
- LED কারেন্ট LED এর সর্বাধিক বর্তমান হ্যান্ডলিং ক্ষমতা বোঝায়।
ধরা যাক V = 12 V, LED FWD V = 3.3 V, এবং LED বর্তমান = 20 mA, তাহলে R এর মান নিম্নলিখিত পদ্ধতিতে সমাধান করা যেতে পারে:
R = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 Ohms, নিকটতম আদর্শ মান হল 470 Ohms।
ওয়াটেজ হবে = 12 - 3.3 x 0.02 = 0.174 ওয়াট বা কেবল একটি 1/4 ওয়াট করবে।
