เกี่ยวกับการใช้ไฟ LED, อุปกรณ์ LED, วิธีเปิดไฟ LED

ทุกคนคุ้นเคยกับไฟ LED ในขณะนี้: ไฟ LED, หลอดไฟ LED, ริบบิ้นและอื่น ๆ อีกมากมาย ต้องขอบคุณความพยายามของนักพัฒนาทำให้อุปกรณ์แปลกใหม่ปรากฏตัวอย่างเช่นหัวฉีดน้ำประปา

ภายนอกเป็นกระบอกพลาสติกใส: น้ำเย็นไหลเข้า - ภายในหัวฉีดมีไฟ LED สีฟ้าสว่างขึ้นกลายเป็นอุ่น - เปลี่ยนเป็นสีเหลืองและแม้ว่าน้ำร้อนเกินไปหัวฉีดก็เปลี่ยนเป็นสีแดง เนื้อหาของการเติมภายในไม่เป็นที่รู้จัก แต่ข้อเท็จจริงที่ว่าไฟ LED ถูกนำมาใช้เป็นองค์ประกอบเปล่งได้ชัดเจน

ไฟ LED ดวงแรกได้รับการพัฒนาที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์เมื่อปี 2505 ในปี 1990 ไฟ LED สว่างและต่อมา superbright เกิดขึ้น

ตัว LED เองนั้นคล้ายกับไดโอดเรียงกระแสแบบดั้งเดิมเฉพาะเมื่อกระแสตรงไหลผ่านเท่านั้นผลึกเซมิคอนดักเตอร์ก็เริ่มเรืองแสง ชื่อภาษาอังกฤษของ LED คือไดโอดเปล่งแสงหรือไฟ LED ซึ่งสามารถแปลได้อย่างแท้จริงว่าเป็นไดโอดเปล่งแสง

เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของการแผ่รังสี (สี) สารเจือปนต่างๆจะถูกเพิ่มเข้าไปในสารกึ่งตัวนำ การเติมอะลูมิเนียมฮีเลียมอินเดียมฟอสฟอรัสทำให้คริสตัลเปล่งสีจากสีแดงเป็นสีเหลือง เพื่อให้ได้แสงจากสีน้ำเงินเป็นสีเขียวผลึกนั้นเจือด้วยอนุภาคของไนโตรเจนแกลเลียมหรืออินเดียม

ทุกวันนี้ไฟ LED สีขาวน่าจะเป็นที่พบมากที่สุด โดยพื้นฐานแล้วผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับสร้างแสงสว่างตั้งแต่ไฟฉายของที่ระลึกไปจนถึงไฟสปอร์ตไลท์ที่จริงจังสำหรับการติดตั้งบนหลังคาและด้านหน้าอาคาร แต่นี่เป็นรายละเอียดที่น่าสนใจ: ในธรรมชาติไม่มีสารกึ่งตัวนำที่สามารถเรืองแสงเป็นสีขาวได้

จะอยู่ที่นี่ได้อย่างไร? รังสีอุลตร้าไวโอเล็ตช่วยให้พ้นจากสถานการณ์นี้: คริสตัล "รังสีอัลตราไวโอเลต" ถูกปกคลุมด้วยชั้นของฟอสเฟอร์ประมาณเดียวกับที่ทำในหลอดฟลูออเรสเซนต์ซึ่งเป็นผลมาจากไฟ LED เรืองแสงสีขาว

แต่ก็มีการซุ่มโจมตีอยู่บ้าง เช่นเดียวกับในหลอดฟลูออเรสเซนต์ฟอสเฟอร์สูญเสียคุณสมบัติเมื่อเวลาผ่านไปแสงจะอ่อนลง อย่างไรก็ตามเพื่อให้เกิดการสึกหรอ LED จะต้องส่องแสงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปีและอาจมากกว่า ดังนั้นด้วยการเปิดและปิดเป็นระยะอายุการใช้งานของอุปกรณ์เหล่านี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่

ในขั้นต้นไฟ LED มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อระบุอุปกรณ์พวกเขาแทนที่หลอดไส้ขนาดเล็ก สิทธิประโยชน์ที่นี่ไม่อาจปฏิเสธได้ นี่คือการใช้พลังงานต่ำแรงดันไฟฟ้าต่ำและความทนทานสูง: หลอดไส้มีอายุการใช้งานไม่เกินหนึ่งพันชั่วโมงในขณะที่ไฟ LED พารามิเตอร์นี้มีจำนวนหลายหมื่นหลายพัน

บางแหล่งอ้างว่า LED สามารถทำงานต่อเนื่องได้ถึง 11 ปี! แต่ในบางอุปกรณ์เพื่อที่จะเปลี่ยนหลอดไฟเราต้องทำการถอดแยกเคสและจอแสดงผลออกทั้งหมด ที่นี่ค้อนสิ่วและแม่คนอื่นช่วยอย่างเต็มที่

พารามิเตอร์ที่โดดเด่นของไฟ LED คือความหลากหลายของสีซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกรอง เมื่อเทียบกับหลอดไส้ หลอดไฟ LED มีความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้ง่ายต่อการทนต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ภายในขอบเขตที่เหมาะสมแน่นอน

อุปกรณ์ LED

ไฟ LED แรกถูกผลิตในกล่องโลหะที่มีหน้าต่างโปร่งใส เมื่อเทคโนโลยีได้รับการปรับปรุงตัวถังเริ่มทำจากพลาสติกทั้งหมดโดยทั่วไปแล้วสีของพลาสติกนั้นสอดคล้องกับสีของแสง แต่กรณีที่โปร่งใสก็เป็นเรื่องธรรมดาเช่นกัน ไฟ LED สีดังกล่าวเป็นสีอะไรสามารถพบได้หลังจากการรวม

เช่นเดียวกับ ไดโอดเรียงกระแสแบบธรรมดาLED มีขั้วบวกสองขั้วและแคโทด ดังนั้นเมื่อเชื่อมต่อให้สังเกตขั้ว โดยปกติแล้วเอาต์พุตของขั้วบวกจะยาวกว่าแคโทดเล็กน้อย แต่ก็ยังคงเป็น LED ใหม่ หากขาถูกตัดออกไปแล้วข้อสรุปสามารถพิจารณาได้จากมัลติมิเตอร์ "สุภาษิต": ด้วยขั้วต่อที่ถูกต้องของการเชื่อมต่อไฟ LED จะสว่างขึ้นเล็กน้อย

ในทิศทางตรงกันข้ามอุปกรณ์ควรแสดงความต้านทานขนาดใหญ่เกือบจะเปิดเหมือนกรณีที่มีไดโอดเรียงกระแสแบบธรรมดา การจัดเรียงภายในของ LED ในตัวเรือนโปร่งใสแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. โครงสร้างภายในของ LED ในกรณีโปร่งใส

วิธีเปิดไฟ LED

บ่อยครั้งที่นักวิทยุสมัครเล่นถามคำถามว่า“ แรงดันไฟ LED เป็นสิ่งที่จำเป็นหรือไม่” ที่นี่คุณสามารถดูการเปรียบเทียบกับหลอดไส้ หลอดนี้ใช้สำหรับ 220V และอันนี้ใช้สำหรับ 12 ในกรณีของการใช้ไฟ LED ไม่สามารถบอกได้ว่าไฟ LED นี้เป็น 5V และเป็นหลอดไฟ 12V คำถามคือทำไมทำไม

ความจริงก็คือไฟ LED เป็นอุปกรณ์ปัจจุบัน: ตัวต้านทานที่ จำกัด ในปัจจุบันจะเปิดในซีรีส์กับมันดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แผนภาพการเดินสายไฟ LED ผ่านตัวต้านทานที่ จำกัด กระแส

มันง่ายที่จะเห็นว่า LED เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสตรงที่มีขั้วที่ถูกต้อง: ขั้วบวกเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่และขั้วลบผ่านตัวต้านทาน จำกัด ตามลำดับถึงขั้วลบ โดยธรรมชาติแล้วตัวต้านทาน จำกัด สามารถรวมอยู่ในการแตกของขั้วบวกเอาท์พุทเพราะวงจรเป็นอนุกรม!

แหล่ง DC ในรูปจะแสดงเป็นเซลล์กัลวานิกที่มีแรงดันไม่เกินหนึ่งโวลต์และครึ่ง ในความเป็นจริงมันอาจเป็นแบตเตอรี่ของเซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 ... 24V และมีการรวมที่เหมาะสมแม้แต่เครือข่ายไฟ AC 220V สิ่งสำคัญคือการ จำกัด กระแสตรงผ่าน LED ที่ระดับที่ระบุไว้ในเอกสารทางเทคนิค สำหรับ LED ที่ทันสมัยที่สุดปัจจุบันคือ 20mA

แต่นี่เป็นเพียงการกล่าวถึงปัญหาของแรงดันไฟ LED เพียงเล็กน้อย ความจริงก็คือในปัจจุบันเพื่อวัตถุประสงค์ในการลดขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การผลิตไฟ LED ที่มีตัวต้านทาน จำกัด แบบบูรณาการรวมอยู่ในที่อยู่อาศัยได้รับการจัดตั้งขึ้น การรวมกันนี้ทำให้เราสามารถพูดได้ว่า LED นี้มีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ 12V และอันนี้เป็นเพียง 5

ด้วยเครื่องหมายนี้ที่คุณสามารถดูป้ายราคาบนชั้นวางของตลาดวิทยุ จริงอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ธรรมดาดังนั้นจึงไม่ควรลืมเกี่ยวกับตัวต้านทาน จำกัด

นอกจากนี้ยังมีหมวดหมู่ของ LED ที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าเฉพาะ นี่คือไฟ LED กะพริบที่มีตัวกำเนิดไฟฟ้ารวมอยู่ภายในซึ่งทำให้คริสตัลกะพริบตามความถี่ที่กำหนด ความพยายามที่จะเปลี่ยนความถี่กระพริบด้วยความช่วยเหลือของตัวเก็บประจุภายนอกและเทคนิคอื่น ๆ ที่มีความล้มเหลว แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงบางอย่างของความถี่สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ดังนั้นไฟ LED ที่กระพริบผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเฉพาะ: แรงดันสูง 3 ... 14V และแรงดันไฟฟ้าต่ำ 1.8 ... 5V ในขณะเดียวกันตัวต้านทาน จำกัด ในตัวสำหรับ LED กะพริบต่ำแรงดันไฟฟ้าจะหายไป ที่นี่คุณต้องแสดงความสนใจสูงสุด แต่กลับไปที่ไฟ LED ธรรมดา

ดังนั้นจึงมีการกล่าวแล้วว่ากระแสตรงของ LED ส่วนใหญ่คือ 20 มิลลิแอมป์ เป็นไปได้ที่จะทำให้น้อยลงเล็กน้อย (เพียงความสว่างจะลดลงและสีจะแตกต่างจากที่คาดไว้เล็กน้อย) แต่ก็ไม่เป็นที่ต้องการอย่างมาก นี่คือค่าปัจจุบันที่มีไว้เพื่อให้ตัวต้านทาน จำกัด ที่แสดงในรูปที่ 2

ในการคำนวณค่าความต้านทานของตัวต้านทานนี้คุณควรทราบพารามิเตอร์สองตัวประการแรกนี่คือแรงดันไฟฟ้าของวงจร (โปรดทราบว่ามันคือ SCHEMES ไม่ใช่ LED เดียว) และประการที่สองคือแรงดันไฟฟ้าตกบน LED โดยตรง

การปล่อยโดยตรงนี้ถูกกำหนดไว้ในเอกสารทางเทคนิคและสำหรับ LED เกือบทุกประเภทอยู่ในช่วง 1.8 ... 3.6V (สำหรับแต่ละประเภทเป็นของตัวเอง แต่ส่วนใหญ่มักจะ 2V) นี่จะเป็นแรงดันตกโดยตรงบน LED ที่กระแส 20 mA ด้วยข้อมูลดังกล่าวมันง่ายมากในการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทาน จำกัด เพื่อให้ชัดเจนว่ามาจากที่ใดคุณสามารถใช้ไดอะแกรมอย่างง่ายที่แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3แผนภาพการเชื่อมต่อ LED

เป็นที่ชัดเจนว่าตัวต้านทานซีรีย์ที่เชื่อมต่ออนุกรม R1 และ LED HL1 เป็นตัวแบ่งแรงดัน เป็นที่รู้จักกันว่าแรงดันไฟฟ้าตกโดยตรงบน LED ตามข้อมูลอ้างอิงคือ 2V ที่นี่เรามี LED ที่ดี

จากนั้นด้วยแรงดันไฟจ่าย 12V แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R1 จะเป็น 12V - 2V = 10V ดังนั้นตามกฎของโอห์มจึงเป็นเรื่องง่ายในการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานที่กระแสผ่าน LED จะเป็น 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0.5KΩ

สูตรการคำนวณตัวต้านทาน จำกัด:

ทุกอย่างชัดเจนและเรียบง่ายที่นี่ ในตัวเศษคือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายและแรงดันตกโดยตรงบน LED ตัวส่วนประกอบด้วยกระแสที่ต้องการผ่าน LED คูณด้วยค่าความน่าเชื่อถือ 0.75 ในกลศาสตร์เรียกว่าระยะขอบของความปลอดภัย

ในกรณีที่มีการเชื่อมต่อ LED หลายชุดแบบอนุกรมแรงดันไฟฟ้าตกที่พวกเขาเพียงเพิ่มขึ้นและถูกแทนที่ในสูตรที่แสดงข้างต้น ตามธรรมชาติในกรณีนี้ความต้านทาน R ในกรณีนี้จะน้อยกว่า LED เดี่ยว

โดยธรรมชาติแล้วกำลังไฟฟ้าบางตัวจะถูกปล่อยบนตัวต้านทาน เพื่อที่ว่าตัวต้านทานจะไม่เกิดการเผาไหม้ในทันทีหรือเมื่อเวลาผ่านไปโดยปกติกำลังของมันจะถูกคำนวณโดยสูตร:

ปริมาณทั้งหมดมีมิติของระบบ SI: แรงดันเป็นโวลต์, ความต้านทานเป็นโอห์ม, กำลังเป็นวัตต์

บ่อยครั้งที่มีความจำเป็นสำหรับวิธีการต่างๆของการเชื่อมต่อไฟ LED, การเชื่อมต่อพวกเขากับแหล่งพลังงานต่าง ๆ แต่จะมีการหารือในความต่อเนื่องของบทความ

ดูเพิ่มเติมที่: วิธีการเชื่อมต่อแถบ LED กับแหล่งจ่ายไฟ

Boris Aladyshkin