วิธีป้องกันไฟ LED จากการเผาไหม้: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ก่อนที่เราจะพูดถึงวิธีป้องกันไฟ LED ไม่ให้ไหม้ เราต้องบอกว่า LED คืออะไร

LED ย่อมาจาก light emitting diode เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปล่อยแสงสีที่มองเห็นได้เมื่อกระแสไหลผ่าน และโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป เช่น หลอดไส้ ฟลูออเรสเซนต์ และหลอดปล่อยก๊าซ มันทำมาจากชั้นที่บางมากของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีเจือหนักพอสมควร

ขั้นตอนที่ 1: ประวัติของ LED

เซมิคอนดักเตอร์

เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าระหว่างตัวนำและฉนวน เช่น เจอร์เมเนียมหรือซิลิกอน

รู (เป็นตัวพาประจุไฟฟ้าที่มีประจุบวก) และอิเล็กตรอน (เป็นอนุภาคที่มีประจุลบ) เป็นประเภทของตัวพาประจุที่รับผิดชอบต่อการไหลของกระแสในเซมิคอนดักเตอร์

ประเภทของสารกึ่งตัวนำ

1. วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แท้จริงประกอบด้วยองค์ประกอบประเภทเดียว เช่น ซิลิกอน
2. เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกคือสารกึ่งตัวนำที่เจือด้วยสิ่งเจือปนเฉพาะ (Impure semiconductor) ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้ กระบวนการเพิ่มอะตอมของสิ่งเจือปนลงในเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์เรียกว่าการเติม

เซมิคอนดักเตอร์ภายนอก

เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกสามารถจำแนกเพิ่มเติมได้เป็น:

• เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N: เมื่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ เช่น (ซิลิคอน) ถูกเจือด้วยสารเจือปนเพนทาวาเลนต์ (P, As) อิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n เป็นตัวพาส่วนใหญ่และรูเป็นพาหะส่วนน้อย
• P-type Semiconductor: เมื่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ เช่น (ซิลิกอน) ถูกเจือด้วยสารเจือปนไตรวาเลนต์ (B, Al) รูในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p เป็นตัวพาส่วนใหญ่และอิเล็กตรอนเป็นตัวพาส่วนน้อย

แยกพีเอ็น

รอยต่อ p-n เป็นขอบเขตระหว่างเซมิคอนดักเตอร์ชนิด thep (มีรูมากเกินไป) และเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n (มีอิเล็กตรอนมากเกินไป) พื้นที่พร่องทำหน้าที่เหมือนกำแพงระหว่าง p-type และ n-type และป้องกันการไหลของอิเล็กตรอนและรูอิสระต่อไป

ไดโอด

เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดเป็นหนึ่งในแอพพลิเคชั่นของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นอุปกรณ์สองขั้วที่ประกอบด้วยจุดต่อ p-n และหน้าสัมผัสโลหะที่ปลายทั้งสองและมีความต้านทานต่ำต่อการไหลของกระแสในทิศทางเดียว

LED เป็นหนึ่งในแอพพลิเคชั่นของ Semiconductor Diode

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดไปที่บทความเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์ของเรา

ขั้นตอนที่ 2: ตัวต้านทานกระแสไฟ LED ที่ จำกัด

วิธีป้องกันไฟ LED จากการเผาไหม้?

การเชื่อมต่อ LED กับแหล่งจ่ายไฟโดยตรงอาจทำให้ไฟ LED ไหม้ได้ เราต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมระหว่างแหล่งนำและแรงดันไฟ ตัวต้านทานนี้เรียกว่าตัวต้านทานบัลลาสต์และตัวต้านทานบัลลาสต์ใช้เพื่อจำกัดกระแสผ่าน LED และเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการเผาไหม้

หากแหล่งจ่ายแรงดันเท่ากับแรงดันตกคร่อมของ LED ไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทาน

ความต้านทานของตัวต้านทานบัลลาสต์นั้นคำนวณได้ง่ายด้วยกฎของโอห์มและกฎของวงจรของเคอร์ชอฟฟ์ แรงดันไฟ LED ที่กำหนดจะถูกลบออกจากแหล่งจ่ายแรงดัน แล้วหารด้วยกระแสไฟ LED ที่ใช้งานที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 3: การวิเคราะห์ (วงจร LED พร้อมตัวต้านทาน 1 โอห์ม)

เมื่อเราเชื่อมต่อตัวต้านทานที่มีค่าเท่ากับ 1 โอห์มในอนุกรมระหว่างแหล่งนำและแรงดันไฟ เราสังเกตเห็นว่ากระแสไหลในวงจรที่มีค่าเท่ากับ 808 มิลลิแอมป์ (ค่านี้มากเกินไปอาจทำให้ไฟ LED ไหม้และมีค่าสัมบูรณ์ กระแสไฟสูงสุดผ่าน LED คือ 20 mA)

เราต้องลดค่ากระแสที่ไหลในวงจรและแรงดันไฟ LED โดยเปลี่ยนค่าความต้านทานจนกว่าเราจะถึงค่าของตัวต้านทานที่ทำให้กระแสไหลในวงจร 20 mA

ขั้นตอนที่ 4: การวิเคราะห์ (เปลี่ยนค่าความต้านทาน)

เมื่อเราเปลี่ยนค่าความต้านทานจาก 1 โอห์มเป็น 200 โอห์ม เราจะสังเกตเห็น: กระแสไหลในวงจรคือ 33.8 mA แรงดันไฟฟ้าข้าม LED คือ 2.18 V

เราต้องเพิ่มค่าความต้านทานจนกว่าจะถึงค่าของตัวต้านทานที่ทำให้กระแสไหลในวงจร 20 mA

เมื่อเราเปลี่ยนค่าความต้านทานจาก 200 โอห์มเป็น 300 โอห์ม เราจะสังเกตเห็น: กระแสไหลในวงจรคือ 22.9 mA แรงดันไฟฟ้าข้าม LED คือ 2.10 V

เมื่อเราเปลี่ยนค่าความต้านทานจาก 300 โอห์มเป็น 345 โอห์ม เราจะสังเกตเห็น: กระแสไหลในวงจรคือ 20.0 mA แรงดันไฟฟ้าข้าม LED คือ 2.08 V

ตอนนี้เรารู้ขีดจำกัดของตัวต้านทานบัลลาสต์ (R>=345 โอห์ม) ที่เราจำเป็นต้องจำกัดกระแสผ่าน LED และเพื่อป้องกันไม่ให้มันไหม้

ขั้นตอนที่ 5: แอนิเมชั่นวงจร

เราสังเกตจากแอนิเมชั่นวงจรว่า

เมื่อเราเพิ่มค่าของตัวต้านทานบัลลาสต์ ความเร็วปัจจุบันจะลดลงเนื่องจากตัวต้านทานบัลลาสต์ใช้เพื่อจำกัดกระแสผ่าน LED และเพื่อป้องกันการไหม้

ขอบคุณที่อ่าน.