สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับไฟ LED: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

Light Emitting Diode เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปล่งแสงเมื่อกระแสไหลผ่าน ไฟ LED มีขนาดเล็ก มีประสิทธิภาพมาก สว่าง ราคาถูก ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ผู้คนคิดว่าไฟ LED เป็นเพียงส่วนประกอบที่เปล่งแสงทั่วไป และมักจะมองข้ามข้อเท็จจริงและคุณสมบัติที่น่าสนใจของ LED ในคำแนะนำนี้ฉันจะสอน 'สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับ LED' ซึ่งรวมถึงการทำงาน, กระแสและระดับพลังงาน, บิลด์, ประเภท, เครื่องคิดเลขตัวต้านทานสำหรับไฟ LED, การใช้งาน, การทดสอบ & วงจร LED อย่างง่าย

นี่คือลิงค์ไปยังแอพ Android ฟรี 'เครื่องคิดเลขตัวต้านทาน LED': เครื่องคิดเลขตัวต้านทาน LED แอพนี้ช่วยให้คุณคำนวณค่าตัวต้านทานที่เหมาะสมสำหรับ LED

ประวัติของ LED

กัปตัน Henry Joseph Round เป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกวิทยุในยุคแรกและได้รับสิทธิบัตร 117 รายการ เขาเป็นคนแรกที่รายงานการสังเกตการเรืองแสงด้วยไฟฟ้าจากไดโอด ซึ่งนำไปสู่การค้นพบไดโอดเปล่งแสง Vladimirovich Losev สังเกตการเปล่งแสงจากทางแยกจุดเชื่อมต่อของ carborundum ในการทำงานเป็นช่างวิทยุ เขาสังเกตเห็นว่าคริสตัลไดโอดที่ใช้ในเครื่องรับวิทยุปล่อยแสงเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในปี 1927 Losev ได้ตีพิมพ์รายละเอียดในวารสารรัสเซียเกี่ยวกับงานของเขาเกี่ยวกับไดโอดเปล่งแสง สองสามปีต่อมา Nick Holonyak จูเนียร์ได้ประดิษฐ์หลอด LED สเปกตรัมที่มองเห็นได้ (สีแดง) ตัวแรกในปี 1962 ในขณะที่ทำงานเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ปรึกษาที่ห้องปฏิบัติการของ General Electric ในซีราคิวส์ นิวยอร์ก

ส่วนรายการ:

• คละสี LEDs - AliExpress
• ไฟ LED RGB บน AliExpress
• IR LEDs บน AliExpress

ขั้นตอนที่ 1: องค์ประกอบและการทำงาน

ภาพ:

1. ฝันเห็น LED
2. มุมมองด้านบนของอิเล็กโทรดของ LED (ใหญ่กว่า- แคโทด, เล็กกว่า- ขั้วบวก).
3. ภาพระยะใกล้ของแอโนดและแคโทดของ LED (ไฟ LED ผ่าครึ่ง).
4. แอโนดและแคโทดของ LED ถูกถอดออกจากเปลือกพลาสติก

องค์ประกอบ

LED ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแกลเลียม (Ga) สารหนู (As) และฟอสฟอรัส (P) ไฟ LED สมัยใหม่ไม่ได้เป็นเพียงประเภท GaAsP - สารกึ่งตัวนำอื่น ๆ มีอยู่มากมาย! เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้ยังใช้ในส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อีกด้วย

การทำงาน

LED คือไดโอดชุมทาง P-N ที่ปล่อยแสง เมื่อ LED อยู่ในอคติไปข้างหน้า มันจะเปล่งแสงออกมาแทนความร้อนที่เกิดจากไดโอดปกติ เมื่อทางแยก P-N อยู่ในอคติไปข้างหน้า ในกรณีของ LED หลุมบางรูจะรวมกับอิเล็กตรอนของภูมิภาค N และอิเล็กตรอนบางตัวจาก N รวมกับรูจากบริเวณ P การรวมตัวใหม่แต่ละครั้งจะฉายแสงหรือโฟตอน

LED มีขั้วและจะไม่ทำงานหากเชื่อมต่อแบบอคติแบบย้อนกลับ วิธีที่ง่ายที่สุดในการตรวจสอบขั้วของ LED ทั่วไปคือการถือ LED ไว้ใกล้ตาของคุณ จะเห็นว่ามีสองอิเล็กโทรด อันที่หนากว่าคือแคโทด (-) แสงถูกปล่อยออกมาจากแคโทด อิเล็กโทรดที่บางกว่าคือแอโนด (+) [แม้ว่าวิธีการตรวจสอบขั้วนี้จะใช้งานไม่ได้กับ LED บางตัว เช่น ไฟ LED ประสิทธิภาพสูง ฯลฯ ที่ตรงกันข้าม] โดยทั่วไป LED จะผลิตขึ้นเพื่อให้ความยาวของสายนำของแคโทดและแอโนดต่างกัน เนื่องจาก LED นี้ผลิตขึ้นด้วยตะกั่วแอโนด (+) ที่ยาวกว่าตะกั่วแคโทด (-) นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบุขั้วได้ง่ายขึ้นหมายเหตุ: ผู้ผลิตบางรายเก็บขั้วไฟฟ้าทั้งสองให้มีความยาวเท่ากัน ในการทดสอบขั้ว คุณจะต้องใช้มัลติมิเตอร์

ขั้นตอนที่ 2: การจัดอันดับปัจจุบันและกำลัง กฎหมายของเฮตซ์

ภาพ: สัญลักษณ์ LED

ไฟ LED IR ทั่วไปอาจทำงานได้ถึง ~ 1.5V แต่ LED สีแดงทั่วไปต้องการ ~ 1.8V, ไฟ LED สีเขียวทั่วไปต้องการ ~2V และไฟ LED สีน้ำเงินและสีขาวทั่วไป (ซึ่งแน่นอนว่าเป็นสีน้ำเงินพร้อมสารเรืองแสง) ต้องมี 3V ที่ดี

ไฟ LED ไม่มี "ระดับแรงดันไฟฟ้า"; พวกเขาขับเคลื่อนด้วยกระแส ความสว่างเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับกระแส ไม่ใช่สัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟ ที่กระแสใด ๆ พวกเขาจะมีแรงดันไปข้างหน้า แต่นั่นเป็นรองจากกระแสซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ต้องควบคุม

คะแนนปัจจุบัน

การจัดอันดับปัจจุบันของ LED มีความคล้ายคลึงกันด้วยการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว LED จะมีพิกัดกระแสไฟมาตรฐาน LED ส่วนใหญ่ต้องการประมาณ 5-25 mA กระแสไฟที่ LED ต้องการบางครั้งขึ้นอยู่กับสีของ LED หากคุณจ่ายกระแสไฟเกิน ไฟ LED จะไหม้และเสียหาย ในทางกลับกัน หากคุณจ่ายกระแสไฟต่ำมาก LED จะไม่สร้างเอาต์พุตสูงสุด ไฟ LED สีแดง/เขียวที่สว่างเป็นพิเศษสมัยใหม่สามารถให้เอาต์พุตที่ยอมรับได้ (สำหรับการใช้สถานะ ฯลฯ) โดยใช้เวลาเพียง 1mA

ระดับพลังงาน

LED สามารถมีระดับพลังงานได้หลากหลายขึ้นอยู่กับประเภท การสร้าง และการจัดอันดับปัจจุบัน ฯลฯ LED ยังมาในแพ็คเกจ 'ไฟ LED กำลังสูง' LED มีประสิทธิภาพน้อยกว่าหลอดไฟทั่วไปเช่น CFL และหลอดไส้

กฎของเฮตซ์

โดยระบุว่าทุก ๆ ทศวรรษ ต้นทุนต่อลูเมน (หน่วยของแสงที่มีประโยชน์ที่ปล่อยออกมา) ลดลง 10 เท่า และปริมาณของแสงที่สร้างขึ้นต่อบรรจุภัณฑ์ LED จะเพิ่มขึ้น 20 เท่าสำหรับความยาวคลื่น (สี) ที่กำหนดของแสง ถือเป็นคู่ LED กับกฎของมัวร์ ซึ่งระบุว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรรวมที่กำหนดจะเพิ่มเป็นสองเท่าทุก ๆ 18 ถึง 24 เดือน กฎหมายทั้งสองฉบับอาศัยการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

ขั้นตอนที่ 3: สร้าง

ภาพ:

1. ไฟ LED พื้นฐาน
2. โดม LED
3. LED SMD (ใหญ่).
4. ไฟ LED SMD (เล็ก)
5. จอแสดงผล LED ที่ใช้ในจอแสดงผล 7-Segment

ไฟ LED ผลิตขึ้นในรูปทรงและขนาดที่หลากหลาย สีของเลนส์พลาสติกมักจะเหมือนกับสีจริงของแสงที่ปล่อยออกมา แต่ไม่เสมอไป ตัวอย่างเช่น พลาสติกสีม่วงมักใช้สำหรับหลอด LED อินฟราเรด และอุปกรณ์สีน้ำเงินส่วนใหญ่มีตัวเรือนไม่มีสี ไฟ LED กำลังสูงสมัยใหม่ เช่น ไฟที่ใช้สำหรับให้แสงสว่างและไฟแบ็คไลท์ มักพบในแพ็คเกจ Surface-Mount Devices (SMD) LED บางตัวมีเลนส์พลาสติกแบบกระจาย

ไฟ LED พื้นฐาน

LED พื้นฐานเป็นหนึ่งใน LED ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากความนิยมของมันจึงมีราคาถูกกว่าเมื่อเทียบกับ LED อื่นๆ มันดูธรรมดามากและการออกแบบก็เรียบง่ายมาก

โดม LED

นี่คือไฟ LED ประเภทหนึ่งที่มีรูปร่างเหมือน 'โดม' รูปร่างนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มพื้นที่ที่แสงส่องผ่านเช่นกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งมุมของการปล่อยแสง (เส้นรอบวง) ของแสงจาก LED นั้นมากกว่า LED พื้นฐาน โดยทั่วไปจะถูกควบคุมโดยการวางตัวปล่อยแสงจากโดม แผ่นข้อมูลจำเพาะมักจะให้ "มุมครึ่งกำลัง" แก่คุณเสมอ (มุมนอกแกนที่คุณเห็นความสว่างเพียงครึ่งเดียว) หากคุณต้องการมุมการแผ่รังสีที่กว้างขึ้นมาก คุณสามารถตัดโดมออกด้วยเครื่องมือเดรเมล หากคุณสนใจ คุณสามารถตะไบหรือขัดปลายได้ แต่ไม่จำเป็น ยิ่งคุณตัดเข้าใกล้อุปกรณ์ปล่อยไอเสียมากเท่าไร คุณก็จะได้มุมที่กว้างขึ้น แต่ระวังอย่าตัดใกล้เกินไปเพราะมีเส้นลวดเล็กๆ อยู่ในนั้น ซึ่งปกติจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แม้ว่า LED ประเภทนี้จะมีราคาแพงกว่า LED พื้นฐานเล็กน้อย

LED SMD

LED ประเภทนี้โดยทั่วไปมีขนาดเล็กมาก SMD หมายถึง อุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว และตามชื่อของมัน LED นี้ถูกบัดกรีลงบนพื้นผิวของ PCB ซึ่งแตกต่างจากส่วนประกอบ 'รูทะลุ' ทั่วไป LED เหล่านี้โดยทั่วไปแล้วบัดกรีด้วยเครื่องจักร (หุ่นยนต์บัดกรีที่แม่นยำ) และยากมากที่จะบัดกรีด้วยมือ (แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะบัดกรี LED SMD ด้วยมือ) ในการบัดกรี SMD LED ด้วยมือ คุณเพียงแค่ต้องใช้หัวแร้งหัวแร้ง หัวแร้งบางๆ แสงจ้า และอาจเป็นแว่นขยาย และทักษะการบัดกรีที่ดีและแม่นยำ

จอแสดงผล LED

LED ประเภทนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในจอแสดงผลเนื่องจากมีรูปร่างแบน

ขั้นตอนที่ 4: ประเภท

ภาพ:

1. โดมแอลอีดี.
2. IR LED
3. LED แสดงผล 7 ส่วน
4. ไฟ LED สามสี (ไฟ LED เปลี่ยนสี)

LED สี

ไฟ LED สีและขาวส่วนใหญ่จะใช้ในตัวชี้วัด โคมไฟ อุปกรณ์ให้แสงสว่าง ฯลฯ พวกเขาเป็นหนึ่งในไฟ LED ที่ใช้บ่อยที่สุด

ไฟ LED เปลี่ยนสี (ไฟ LED สี Tri/Bi)

ใน LED ประเภทนี้ สีที่ปล่อยออกมาจาก LED จะเปลี่ยนไปภายในระยะเวลาที่กำหนด Integreated Circuit (IC) ขนาดเล็กที่ฝังอยู่ใน LED นี้เพื่อควบคุมการหน่วงเวลาระหว่างการเปลี่ยนสีต่างๆ ไฟ LED แบบไตร/สองสีไม่เปลี่ยนสี แต่จริงๆ แล้วเป็นไฟ LED แยกกัน 2 ดวง (มักเป็นสีแดงและสีเขียว) ในแพ็คเกจเดียว คุณเปลี่ยนอย่างใดอย่างหนึ่งเพื่อสร้างสองสีและทั้งสองเพื่อสร้างหนึ่งในสาม

อินฟราเรด (IR) LED

LED ประเภทนี้ฉายแสงอินฟราเรด รังสีอินฟราเรดเหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ โดยทั่วไป LED ประเภทนี้ทำงานบนความถี่ในการส่งสัญญาณที่ 38KHz ผู้ออกแบบจะปรับ LED เพื่อให้ผู้รับสามารถแยกแยะได้จากแหล่ง IR อื่น นอกจากนี้ LED ยังได้รับการปรับที่ความถี่ต่ำมากเพื่อแสดงไฟ LED ที่กะพริบ และมักจะได้รับการปรับความถี่ที่ค่อนข้างสูงด้วยรอบการทำงานที่แตกต่างกันเพื่อควบคุมความสว่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นบางส่วนจะถูกมอดูเลตที่ความถี่สูงกว่ามากเพื่อส่งข้อมูล (เช่นที่ใช้ในใยแก้วนำแสงเป็นต้น) ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ควบคุมระยะไกลและการสื่อสารช่วงขนาดเล็ก คุณสามารถทดสอบ IR LED ได้โดยการดูภายใต้กล้องในขณะที่กระแสไฟถูกนำไปใช้กับ LED กล่าวอีกนัยหนึ่งกล้องสามารถตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจาก LED กล้องที่ไม่มีตัวกรอง IR block มักจะมองเห็นใกล้ IR ได้ค่อนข้างดี (และมักจะเป็นกล้องราคาถูกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกล้องรักษาความปลอดภัย) แต่ควรกล่าวไว้ว่า แม้แต่กล้องโทรศัพท์มือถือบางรุ่นก็มองไม่เห็น IR LED อยู่ดี เนื่องจากตัวกรอง IR block ของพวกมัน

LED แสดงผล 7 ส่วน

LED แสดงผล 7 ส่วนคือ LED ที่ประกอบด้วย LED แสดงผล 7 ดวงเชื่อมต่อกันในรูปแบบ 8 ซึ่งใช้ในเครื่องคิดเลข จอภาพ ฯลฯ LED ที่คล้ายกันนี้ใช้เพื่อแสดงตัวอักษรเช่นกัน

UV LED

UV LED ปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตของแสง รังสีเหล่านี้มีการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การฆ่าเชื้อ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ เป็นต้น

ขั้นตอนที่ 5: เครื่องคิดเลขตัวต้านทานสำหรับ LED's

ภาพ:

1. ตัวต้านทานต่างๆ และ LED
2. โลโก้แอพเครื่องคิดเลขความต้านทาน LED

ดังนั้นคำถามที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวกับ LED คือตัวต้านทานที่เหมาะสมที่จะใช้ร่วมกัน เหตุผลที่ใช้ตัวต้านทานร่วมกับ LED คือการป้องกันจากกระแสไฟเกินซึ่งสามารถเผาไหม้และทำให้ LED เสียหายได้ แต่การเลือก LED ที่ถูกต้องไม่ใช่เรื่องง่าย ทำไม? หากคุณเลือกค่าความต้านทานที่สูงมาก ไฟ LED จะไม่ปล่อยแสงสูงสุด และถ้าคุณมีความต้านทานต่ำ มีโอกาสที่ LED จะเสียหาย

จึงมีการสร้างสูตรง่ายๆ ดังนี้

ความต้านทาน = (แรงดันแหล่ง - แรงดันไฟ LED) / (กระแสไฟ LED / 1000)

*โปรดทราบว่ากระแสไฟ LED มีหน่วยเป็นมิลลิแอมป์ (mA)

เพื่อให้การคำนวณนี้ง่ายขึ้น คุณสามารถใช้ Android App LED Resistance Calculator ได้ฟรี เป็นแอพที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับคำแนะนำนี้ แอปนี้จะเพิ่มฟีเจอร์อื่นๆ และฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องคิดเลข แอพนี้พัฒนาโดย BluBot Technologies คุณสามารถตรวจสอบ Instructables ของเขาและติดต่อเขาผ่าน Orangeboard @Nathan Neal Dmello นอกจากนี้เขายังรับหน้าที่โครงการอื่นๆ ในการพัฒนาแอพ เว็บไซต์ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ฯลฯ คุณสามารถติดต่อเขาได้ผ่านเว็บไซต์ของเขา

ขั้นตอนที่ 6: ใช้

ภาพ:

1. รีโมททีวีโดยไม่ต้องกดปุ่ม
2. รีโมททีวีที่กดปุ่มและตรวจพบแฟลช IR LED
3. แถบไฟ LED แบบโดมจากไฟฉายฉุกเฉิน
4. LED Flash ของกล้องสมาร์ทโฟน
5. ไฟแสดงสถานะ LED ของแล็ปท็อป

มีการใช้ LED ทุกที่ ตั้งแต่แฟลชโทรศัพท์ ระบบเพลงในรถยนต์ ไฟสวน ไปจนถึงจอทีวี โดยพื้นฐานแล้วลักษณะและประสิทธิภาพของการปรับตัวได้ทำให้พวกเขามีที่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่

การใช้งานที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือ:

1. แสงสว่าง
2. แสดง
3. ตัวชี้วัด
4. ไฟประดับและวัตถุ.
5. รีโมท.
6. การทำหมัน
7. การทำน้ำให้บริสุทธิ์
8. ทันตกรรมและการใช้งานทางการแพทย์อื่นๆ

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบ & วงจร

ภาพ:

1. มัลติมิเตอร์ใช้สำหรับทดสอบ LED
2. วงจรอย่างง่ายโดยใช้ LED

การทดสอบ

เครื่องทดสอบอย่างรวดเร็วแบบคลาสสิกสำหรับสี ความสว่าง และขั้วเป็นเพียงเซลล์แบบเหรียญลิเธียม 3V (เช่น CR2032) ให้สัมผัสเฉพาะ LED ที่มีแรงดันไฟต่ำกว่าในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น มิฉะนั้นอาจร้อนเกินไป !

LED บางตัวสามารถทดสอบเพื่อตรวจสอบว่าทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่โดยใช้มัลติมิเตอร์ & โดยทำตามขั้นตอน:

1. ตั้งปุ่มหมุนของมัลติมิเตอร์ไปที่ฟังก์ชัน 'ความต่อเนื่อง'
2. ตอนนี้เชื่อมต่อ Anode(+) ของ LED กับโพรบ RED/Positive/(+) ของมัลติมิเตอร์ & เชื่อมต่อ Cathode(-) ของ LED กับโพรบ BLACK/Negative/(-) ของมัลติมิเตอร์
3. หากไฟ LED ทำงาน มัลติมิเตอร์จะเริ่มส่งเสียง 'บี๊บ' และค่าจะแสดงบนหน้าจอของมัลติมิเตอร์ นอกจากนี้ไฟ LED ควรสว่างขึ้น

* การทดสอบ LED โดยใช้ฟังก์ชันความต่อเนื่องของมัลติมิเตอร์มักจะไม่ทำงาน เนื่องจากมัลติมิเตอร์ส่วนใหญ่ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำเพียงน้อยกว่า 1V สำหรับการทดสอบความต้านทานและความต่อเนื่อง หากเป็นเช่นนั้น มัลติมิเตอร์จะไม่ส่งเสียงบี๊บต่อเนื่อง มันอาจจะส่งเสียงบี๊บสั้นหนึ่งครั้ง มัลติมิเตอร์หลายตัวมีฟังก์ชันการทดสอบไดโอด ซึ่งระบุด้วยสัญลักษณ์ไดโอด ซึ่งใช้ได้ถึง 2V ทั่วทั้งไดโอด สิ่งนี้จะบอกคุณได้อย่างน่าเชื่อถือถึงขั้วของ LED หลายๆ ดวง แต่ไม่จำเป็นต้องเป็น LED สีน้ำเงินและสีขาวที่มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูง

คุณยังสามารถทดสอบ LED และส่วนประกอบอื่นๆ ด้วยความช่วยเหลือของวงจรนี้:- Electronic Sensor Component Tester

วงจร

นี่เป็นหนึ่งในวงจรพื้นฐานและหลากหลายที่สุดที่คุณสามารถหาได้ซึ่งใช้ LED ในวงจร เหตุผลที่เป็นวงจรที่ดีในการเริ่มต้นคือสามารถตรวจสอบการทำงานของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ หรือเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ได้ คุณยังสามารถดูบทช่วยสอนโดยละเอียดซึ่งจะช่วยให้คุณสร้างวงจรนี้ได้: Electronic Sensor Component Tester

รองชนะเลิศในการแข่งขันเทค

รางวัลที่ 2 ประเภท Teach It! สนับสนุนการประกวดโดย Dremel