LED की चमक _____ पर निर्भर करती है; जब स्रोत वोल्टेज डायोड थ्रेशोल्ड वोल्टेज से बहुत _____ होता है, तो LED की

Question

LED की चमक _____ पर निर्भर करती है; जब स्रोत वोल्टेज डायोड थ्रेशोल्ड वोल्टेज से बहुत _____ होता है, तो LED की चमक लगभग स्थिर रहती है।

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The correct answer is A: अग्र धारा (forward current), अधिक. LED की चमक उपकरण से प्रवाहित होने वाली अग्र धारा (forward current) के सीधे आनुपातिक होती है, क्योंकि फोटॉन उत्सर्जन प्रक्रिया आवेश वाहकों (charge carriers) की पुनर्संयोजन दर पर निर्भर करती है। जब स्रोत वोल्टेज थ्रेशोल्ड वोल्टेज (नी वोल्टेज) से काफी अधिक हो जाता है, तो धारा बाहरी श्रेणी प्रतिरोधक (series resistor) द्वारा सीमित हो जाती है, जिससे LED एक स्थिर क्षेत्र में कार्य करती है जहाँ एक निश्चित धारा के लिए चमक स्थिर रहती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
LED की चमक उपकरण से प्रवाहित होने वाली अग्र धारा (forward current) के सीधे आनुपातिक होती है, क्योंकि फोटॉन उत्सर्जन प्रक्रिया आवेश वाहकों (charge carriers) की पुनर्संयोजन दर पर निर्भर करती है। जब स्रोत वोल्टेज थ्रेशोल्ड वोल्टेज (नी वोल्टेज) से काफी अधिक हो जाता है, तो धारा बाहरी श्रेणी प्रतिरोधक (series resistor) द्वारा सीमित हो जाती है, जिससे LED एक स्थिर क्षेत्र में कार्य करती है जहाँ एक निश्चित धारा के लिए चमक स्थिर रहती है।

Working Principle: जैसे ही LED के आर-पार अग्र वोल्टेज $V_f$, थ्रेशोल्ड वोल्टेज $V_{th}$ से अधिक हो जाता है, आवेश वाहक जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों और होल्स का पुनर्संयोजन फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। प्रकाश की तीव्रता $L$, अग्र धारा $I_f$ के आनुपातिक होती है, जिसे $L \propto I_f$ के रूप में व्यक्त किया जाता है। एक बार जब $V_{source} \gg V_{th}$ होता है, तो परिपथ की धारा $I_f = \frac{V_{source} - V_{th}}{R_{series}}$ प्रकाश आउटपुट को निर्धारित करती है।

Key Formulas: $L \propto I_f$ — प्रकाश तीव्रता और अग्र धारा के बीच संबंध; $I_f = \frac{V_{source} - V_{th}}{R_{series}}$ — मानक LED परिपथ में अग्र धारा का निर्धारण

Key Points: चमक प्रति इकाई समय पुनर्संयोजित होने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या के सीधे आनुपातिक होती है।; LED वोल्टेज-नियंत्रित उपकरणों के बजाय धारा-नियंत्रित उपकरणों के रूप में कार्य करती है।; थर्मल रनवे और स्थायी क्षति को रोकने के लिए एक धारा-सीमित प्रतिरोधक आवश्यक है।; बहुत अधिक धाराओं पर गैर-विकिरण पुनर्संयोजन (non-radiative recombination) के कारण प्रकाश तीव्रता की संतृप्ति होती है।

Advantages: उच्च दीप्तिमान दक्षता; लंबा परिचालन जीवनकाल; तेज़ स्विचिंग क्षमता

Disadvantages: निरंतर धारा चालक (constant current driver) की आवश्यकता होती है; तापमान के उतार-चढ़ाव के प्रति संवेदनशील

Applications: इंडिकेटर लैंप; डिजिटल डिस्प्ले; ऑप्टिकल संचार लिंक

Additional Info: थ्रेशोल्ड वोल्टेज आमतौर पर लाल LED के लिए $1.8	ext{V}$ से लेकर नीली/सफेद LED के लिए $3.5	ext{V}$ तक होते हैं।. विकल्प B गलत है क्योंकि रिवर्स बायस धारा के प्रवाह को रोकता है और प्रकाश उत्सर्जन को बाधित करता है।. विकल्प C गलत है क्योंकि जंक्शन कैपेसिटेंस स्विचिंग गति को प्रभावित करता है, स्थिर-अवस्था की चमक को नहीं।. विकल्प D गलत है क्योंकि परिवेश का तापमान आमतौर पर बढ़े हुए गैर-विकिरण पुनर्संयोजन के कारण चमक को कम कर देता है।

Answer: A सही है — LED की चमक अग्र धारा के आनुपातिक होती है, और जब स्रोत वोल्टेज थ्रेशोल्ड वोल्टेज से काफी अधिक होता है (बशर्ते कि एक धारा-सीमित प्रतिरोधक मौजूद हो), तो यह स्थिर रहती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि LED धारा-संचालित उपकरण हैं; परिपथ विश्लेषण समस्याओं में LED वोल्टेज ड्रॉप को लगभग स्थिर ($V_f$) मानें।

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Option B: रिवर्स बायस, कम

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Option C: जंक्शन कैपेसिटेंस, बराबर

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Option D: परिवेश का तापमान, कम

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