प्रकाश का एक नया क्षितिज - एलईडी प्रकाश व्यवस्था और अनुप्रयोग

प्रकाश का एक नया क्षितिज -एलईडी प्रकाश व्यवस्था और अनुप्रयोग

प्रकाश उत्सर्जित करने वाले डायोड का विकास

19वीं शताब्दी में गरमागरम प्रकाश बल्ब के आगमन के बाद से, प्रकाश व्यवस्था ने आधुनिक मानव जीवन शैली को बदल दिया है। 21वीं सदी में, ग्रह के सतत विकास की खोज में हरित प्रकाश व्यवस्था पर अधिक ध्यान दिया गया है। जैसे-जैसे गरमागरम बल्ब अप्रचलित होते जा रहे हैं, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) प्रकाश उद्योग के लिए सबसे आशाजनक उत्तराधिकारी बन गए हैं, जिससे प्रकाश उद्योग में अनुप्रयोगों के लिए नए अवसर पैदा हो रहे हैं।

एलईडी एक प्रकार की ठोस अवस्था वाली प्रकाश व्यवस्था है, जो कॉम्पैक्ट आकार, पारा मुक्त संचालन, लंबे जीवन, उच्च चमकदार दक्षता, सदमे प्रतिरोध और तेज प्रतिक्रिया जैसे फायदे प्रदान करती है। एक एलईडी की मुख्य संरचना में p-प्रकार और n-प्रकार के अर्धचालकों से बनी एक चिप होती है। जब पीएन जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो सामग्रियों के बीच बैंड गैप को दूर करने के लिए ऊर्जा उत्पन्न होती है, जिससे इलेक्ट्रॉन छिद्र पुनर्संयोजन होता है। इस पुनर्संयोजन प्रक्रिया को विकिरणीय या गैर-विकिरणीय के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। इस पुनर्संयोजन प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जा प्रकाश और गर्मी के रूप में जारी होती है, जो एलईडी प्रकाश उत्सर्जन का सिद्धांत है।

अधिकांश सामान्य रंग दो या दो से अधिक प्राथमिक रंगों से संश्लेषित होते हैं। प्रकाश के तीन प्राथमिक रंग लाल (R), हरा (G), और नीला (B) हैं। इन तीन प्राथमिक रंगों को मिलाने से सफेद रोशनी और अन्य रंग बनते हैं। प्रारंभिक एलईडी का उनकी कम चमकदार दक्षता और नीली एलईडी की कमी के कारण सीमित अनुप्रयोग था।

1990 के दशक के मध्य तक जापान में निकिया केमिकल कॉर्पोरेशन के वैज्ञानिक डॉ. शुजी नाकामुरा ने नीलमणि सब्सट्रेट पर इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) उगाकर पहली उच्च चमक वाली नीली एलईडी विकसित की थी। नीली एलईडी के आविष्कार ने रंग मिश्रण के माध्यम से सफेद एलईडी का उत्पादन सक्षम किया, जिससे डॉ. नाकामुरा को "नीली एलईडी के जनक" के रूप में सम्मानित किया गया। सफेद एलईडी के आगमन ने एलईडी उद्योग के तेजी से विकास को बढ़ावा दिया, जिससे एलईडी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में सबसे अधिक प्रतिस्पर्धी उत्पादों में से एक बन गया।

अप्रैल 2012 में, एक प्रमुख अमेरिकी निर्माता, क्री ने घोषणा की कि उसकी उच्च -शक्ति वाली सफेद एलईडी ने 350mA के ड्राइव करंट पर 254 lm/W की चमकदार दक्षता हासिल करके एक नया रिकॉर्ड बनाया है। यह चमकदार दक्षता अन्य मौजूदा प्रकाश स्रोतों से बेहतर है, जिससे एलईडी पारंपरिक प्रकाश स्रोतों को बदलने की बड़ी क्षमता के साथ प्रकाश स्रोतों की एक नई पीढ़ी बन गई है।

एलईडी और मानव दृष्टि

प्रकाश मानवीय धारणा पर आधारित है। इसलिए, एलईडी प्रकाश स्रोतों के लिए अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए, पहले मानव आंख की मूल संरचना और प्रकाश के प्रति उसकी प्रतिक्रिया को समझना आवश्यक है। मानव रेटिना कई फोटोरिसेप्टर कोशिकाओं से बना होता है, जिन्हें आकार के आधार पर छड़ों और शंकुओं में वर्गीकृत किया जाता है। जब प्रकाश आंख में प्रवेश करता है, तो छड़ें और शंकु एक छवि बनाने के लिए मस्तिष्क में क्रमशः चमक और रंग संचारित करते हैं।

शंकु और फोटोपिक दृष्टि: शंकु मुख्य रूप से रंग को समझते हैं, और दिन के उजाले के दौरान उनकी संवेदनशीलता अधिक होती है। इन्हें आगे L, M और S शंकुओं में विभाजित किया गया है। एल शंकु मुख्य रूप से लाल रंग का होता है, जिसकी अधिकतम तरंगदैर्ध्य लगभग 564-580 एनएम होती है; एम शंकु मुख्य रूप से हरे रंग का अनुभव करते हैं, जिसकी अधिकतम तरंग दैर्ध्य लगभग 534-545 एनएम है; और एस शंकु मुख्य रूप से नीले रंग का अनुभव करते हैं, जिसकी अधिकतम तरंग दैर्ध्य लगभग 420-440 एनएम है।

क्योंकि अलग-अलग कोशिकाओं में अलग-अलग प्रकाश तीव्रता पर अलग-अलग संवेदनशीलता होती है, अंतर्राष्ट्रीय रोशनी आयोग (सीआईई) ने मानक दृश्य फ़ंक्शन वक्र स्थापित किए हैं। यदि कोई व्यक्ति एल, एम, या एस शंकु कोशिकाओं के बिना पैदा हुआ है, तो उसे जन्मजात रंग अंधा माना जाता है। यह एक लिंग से जुड़ा आनुवंशिक विकार है जो पुरुषों में अधिक आम है। वे विशिष्ट रंग नहीं देख सकते और आम तौर पर उनकी दृष्टि ख़राब होती है।

रॉड कोशिकाएं और स्कोटोपिक दृष्टि: रॉड कोशिकाएं केवल प्रकाश प्राप्त करती हैं और रंग नहीं पहचान सकतीं। वे काले और सफेद चित्रों को देखते हैं और मुख्य रूप से कम रोशनी की स्थिति में काम करते हैं, जैसे कि रात में। अत्यंत कम प्रकाश तीव्रता पर, मानव आंख मुख्य रूप से रॉड कोशिकाओं पर निर्भर करती है, इसलिए इसे "स्कोटोपिक दृष्टि" कहा जाता है। मंद प्रकाश में, आंखें प्रकाश के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं, और प्रकाश संवेदनशीलता और भी अधिक होती है।

एलईडी पैरामीटर

एलईडी उत्पादों के लिए एक प्रमुख विशिष्टता चमकदार प्रवाह है। एक एलईडी द्वारा उत्सर्जित चमकदार प्रवाह को लुमेन (एलएम) में व्यक्त किया जाता है। किसी प्रकाश स्रोत के चमकदार प्रवाह और उसके द्वारा उपभोग की जाने वाली शक्ति का अनुपात इसकी चमकदार दक्षता (एलएम/डब्ल्यू) को दर्शाता है। एक उच्च चमकदार दक्षता अधिक ऊर्जा कुशल प्रकाश स्रोत को इंगित करती है। एक अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर रंग तापमान है, जो एलईडी प्रकाश व्यवस्था उत्पादों द्वारा प्रदर्शित रंग विशेषताओं को प्रभावित करता है।

रंग तापमान को उस तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर एक काले शरीर को उस बिंदु तक गर्म किया जाता है जहां वह प्रकाश स्रोत के समान रंग उत्सर्जित करता है, जिसे डिग्री केल्विन (K) में व्यक्त किया जाता है। अलग-अलग रंग के तापमान अलग-अलग दृश्य अनुभव उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, जब रंग का तापमान 3,000K से नीचे होता है, तो हल्का रंग लाल हो जाता है, जो एक गर्म और अंतरंग एहसास पैदा करता है; जब रंग का तापमान 5,000K से अधिक हो जाता है, तो रंग नीला हो जाता है, जिससे एक शांत और शांत प्रभाव पैदा होता है। प्रकाश स्रोत के रंग तापमान में भिन्नता घर के अंदर के वातावरण को प्रभावित कर सकती है। उदाहरण के लिए, एक गरमागरम बल्ब का रंग तापमान 2,700K होता है, जो इसे इनडोर प्रकाश व्यवस्था के लिए आदर्श बनाता है। प्रकाश स्रोत का रंग तापमान प्रकाशित वस्तु की विशेषताओं को भी प्रभावित करता है। इसलिए, बाजार में प्रकाश उत्पाद आम तौर पर विभिन्न उपभोक्ता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए रंग तापमान प्रदर्शित करते हैं।

रंग तापमान के अलावा, रोशनी भी एक प्रमुख विशिष्टता है। रोशनी को एक निश्चित दूरी पर प्रति इकाई क्षेत्र में वितरित चमकदार प्रवाह के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसे लक्स में व्यक्त किया गया है। मानव धारणा रंग तापमान और रोशनी के साथ एक सूक्ष्म संबंध प्रदर्शित करती है। उदाहरण के लिए, कम रंग तापमान और उच्च रोशनी में, मानव शरीर भरा हुआ महसूस होता है; कम रंग तापमान और कम रोशनी में, मानव शरीर गर्म महसूस करता है। रोशनी के सबसे आम अनुप्रयोग एलईडी हेडलाइट्स, स्पॉटलाइट्स और सर्चलाइट्स हैं।

ल्यूमिनेंस (जिसे चमक के रूप में भी जाना जाता है) को उसके अनुमानित क्षेत्र के सापेक्ष एक विशिष्ट दिशा में सतह प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। ल्यूमिनेंस में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें एलईडी बिलबोर्ड, मोबाइल फोन पैनल, ट्रैफिक लाइट और कार टेललाइट शामिल हैं।

एलईडी विशेषताएँ और ड्राइवर सर्किट

एक नए प्रकाश स्रोत के रूप में, एलईडी ड्राइवर सर्किट पारंपरिक फ्लोरोसेंट लैंप में उपयोग किए जाने वाले रोड़े से काफी भिन्न होते हैं। एलईडी ड्राइवर सर्किट का प्राथमिक कार्य एसी वोल्टेज को डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करना और साथ ही एलईडी के वोल्टेज और करंट का मिलान करना है। इसलिए, एलईडी लैंप में आमतौर पर दो घटक होते हैं: ड्राइवर सर्किट और प्रकाश स्रोत। एलईडी ड्राइवर सर्किट पर चर्चा करते समय, पहले एलईडी की विद्युत विशेषताओं को समझना सबसे अच्छा है।

एल ई डी का वोल्टेज -वर्तमान विशेषता वक्र अरैखिक व्यवहार प्रदर्शित करता है। जब एलईडी पर वोल्टेज ऑन{2}स्टेट वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो ऑन{3}स्टेट करंट काफी बढ़ जाता है। इस विशेषता से पता चलता है कि जब एक एलईडी चालू की जाती है, तो छोटे वोल्टेज के उतार-चढ़ाव भी इसके माध्यम से बहने वाले वर्तमान में नाटकीय परिवर्तन का कारण बन सकते हैं। एलईडी करंट-लाइट आउटपुट विशेषता वक्र दर्शाता है कि एलईडी का लाइट आउटपुट करंट के लगभग रैखिक आनुपातिक है। इन लोड विशेषताओं के आधार पर, विशिष्ट एलईडी ड्राइवर सर्किट मुख्य रूप से उचित परिचालन स्थितियों के तहत सटीक एलईडी संचालन सुनिश्चित करने के लिए निरंतर वर्तमान नियंत्रण का उपयोग करते हैं।

एलईडी विशिष्टताएँ

वैश्विक एलईडी प्रकाश उद्योग तेजी से विकसित हो रहा है। जैसे-जैसे एलईडी लाइटिंग फिक्स्चर तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं, वैश्विक मानकों को धीरे-धीरे अंतिम रूप दिया जा रहा है। एनर्जी स्टार ऊर्जा कुशल उपभोक्ता उत्पादों के लिए एक अंतरराष्ट्रीय मानक और कार्यक्रम है, जिसमें बड़े उपकरण, कार्यालय उपकरण, प्रकाश व्यवस्था और घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स सहित कई श्रेणियां शामिल हैं। एलईडी प्रकाश व्यवस्था उत्पादों के परीक्षण में परिवेश तापमान परीक्षण, जीवन परीक्षण, क्षेत्र माप को एकीकृत करना और प्रकाश वितरण वक्र शामिल हैं। इसके अलावा, प्रमुख एलईडी प्रकाश मापदंडों को विनियमित किया जाता है, जैसे रंग प्रतिपादन, पावर फैक्टर, रंग तापमान और चमकदार प्रभावकारिता। बाजार में एलईडी उत्पादों की अलग-अलग गुणवत्ता को देखते हुए, उपभोक्ता एलईडी प्रकाश व्यवस्था उत्पादों की गुणवत्ता और आश्वासन सुनिश्चित करने के लिए प्रमाणन चिह्नों का उपयोग कर सकते हैं।

एलईडी अनुप्रयोग

एलईडी तकनीक तेजी से आगे बढ़ी है और इसके अनुप्रयोग विविध हैं। सबसे आम अनुप्रयोग आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक प्रकाश व्यवस्था में हैं, जिनमें दीवार स्कोनस, नाइटलाइट्स, रीडिंग लाइट्स, स्पॉटलाइट्स, लाइट स्ट्रिप्स, डाउनलाइट्स और आपातकालीन संकेतक शामिल हैं।

एलईडी लाइटिंग को कला और वास्तुकला के साथ भी एकीकृत किया जा सकता है। तकनीकी कला के क्षेत्र में हल्की थीम वाली रचनाएँ एक सामान्य विषय हैं। कलाकारों के लिए, एलईडी शीत प्रकाश स्रोतों की अनूठी विशेषताएं पारंपरिक प्रकाश स्रोतों की तुलना में नई रचनात्मक संभावनाएं खोलती हैं।

उपरोक्त अनुप्रयोगों के अलावा, एलईडी ग्रो लाइटें कृषि उत्पादकों के लिए एक वरदान हैं। उनका अनुकूलित कृत्रिम प्रकाश स्पेक्ट्रम पौधों के लिए इष्टतम वातावरण और परिस्थितियाँ बनाता है। आमतौर पर ग्रो लाइट्स में उपयोग की जाने वाली लाल और नीली रोशनी प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक दक्षता वक्र से काफी मेल खाती है, जिससे वे पौधों के विकास के लिए इष्टतम प्रकाश स्रोत बन जाते हैं। यदि हम एलईडी के अधिक नवीन अनुप्रयोगों को बढ़ावा दे सकते हैं और एलईडी उत्पादों की गुणवत्ता में उपभोक्ताओं का विश्वास पैदा कर सकते हैं, तो हमारा मानना ​​है कि एलईडी प्रकाश बाजार में फल-फूलेंगे!

घटती ऊर्जा की दुनिया में, उच्च दक्षता वाली रोशनी ऊर्जा संरक्षण के सर्वोत्तम तरीकों में से एक है। एक सामान्य बिजली खपत संरचना में, प्रकाश व्यवस्था कुल बिजली खपत का 19% तक हो सकती है। एलईडी की उच्च चमकदार दक्षता उन्हें पारंपरिक प्रकाश स्रोतों का एक आशाजनक विकल्प बनाती है, जिससे वे ऊर्जा कुशल प्रकाश व्यवस्था के लिए एक आशाजनक विकल्प बन जाते हैं। इसके अलावा, एलईडी अनुप्रयोग बिंदु स्रोतों से लाइनों और यहां तक ​​कि सतहों तक विस्तारित हो सकते हैं, जिससे नवीन प्रकाश अनुप्रयोगों और प्रकाश व्यवस्था में क्रांति की शुरुआत हो सकती है। प्रकाश का मतलब अब केवल हमारे पर्यावरण को रोशन करना नहीं है; इसे कला, रचनात्मकता, मनोरंजन, स्वास्थ्य देखभाल और जैव प्रौद्योगिकी के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जो हमारे दृश्य और रोजमर्रा के जीवन में नए दृष्टिकोण लाएगा।

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