ไฟ LED ใช้งานหลัก

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ LED

LED หรือ Light Emitting Diode เป็นไดโอดแยก PN แบบธรรมดา ทำจากวัสดุที่มีอุปสรรคด้านพลังงานขนาดใหญ่ เนื่องจากแหล่งจ่ายให้กับทางแยก LED อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า เมื่ออิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานและกลับสู่สภาพเดิมโฟตอนจะถูกปล่อยออกมา แสงที่ปล่อยออกมานี้อยู่ในย่านความถี่ของช่วงความถี่ที่มองเห็นได้ของแสง

LED

ไดโอดธรรมดานี้จะเปล่งแสงเมื่อจุดต่อ p-n มีความเอนเอียงด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำถึง 1 โวลต์ ไฟ LED ส่วนใหญ่ทำงานระหว่าง 1.5 โวลต์ถึง 2 โวลต์ แต่ประเภทที่มีความสว่างสูงโดยเฉพาะไฟ LED สีขาวสีฟ้าและสีชมพูต้องการ 3 โวลต์เพื่อให้ความสว่างสูงสุด กระแสไฟผ่าน LED ควร จำกัด ไว้ที่ 20-30 มิลลิแอมป์มิฉะนั้นอุปกรณ์จะไหม้ ไฟ LED สีขาวและสีน้ำเงินสามารถทนกระแสได้ถึง 40 มิลลิแอมป์

ไดโอดเปล่งแสง - LED

LED มีชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ประกอบด้วยสารประกอบแกลเลียมซึ่งมีคุณสมบัติในการปล่อยโฟตอนโดยอิทธิพลของกระแสไฟฟ้า ชิปเชื่อมต่อกับขั้วต่อสองขั้วสำหรับจ่ายแรงดันไฟฟ้า ชุดประกอบทั้งหมดถูกห่อหุ้มไว้ในกล่องอีพ็อกซี่โดยมีขั้วที่ยื่นออกมา ตะกั่วยาวของ LED เป็นบวกในขณะที่ตะกั่วสั้นเป็นลบ ในขั้นต้นเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ใน LED คือ Gallium Arsenide Phosphate (GaAsP) ในขณะที่ Gallium Aluminium Aeresnide (GaAlAs) ใช้เป็นเวลาหนึ่งวันใน LED ที่มีความสว่างสูง ไฟ LED สีน้ำเงินและสีขาวใช้อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ (InGaN) ในขณะที่ไฟ LED หลายสีใช้วัสดุผสมกันเพื่อให้ได้สีที่ต่างกัน ไฟ LED สีขาวประกอบด้วยชิปสีน้ำเงินที่มีสารเรืองแสงอนินทรีย์สีขาว เมื่อแสงสีน้ำเงินกระทบกับสารเรืองแสงจะมีการฉายแสงสีขาวออกมา

ไฟ LED จะเปล่งแสงตาม Electroluminescence วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใน LED มีทั้งชนิด P และ N พื้นที่ p มีประจุบวกเรียกว่า Holes ในขณะที่พื้นที่ N ปล่อยอิเล็กตรอน วัสดุเปล่งแสงโฟตอนถูกคั่นกลางระหว่างชั้น P และ N เมื่อใช้ความต่างศักย์ระหว่างชั้น P และ N อิเล็กตรอนจากชั้น N จะเคลื่อนเข้าหาวัสดุที่ใช้งานและรวมเข้ากับรู สิ่งนี้จะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงจากวัสดุที่ใช้งานอยู่ ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ใช้งานจะมีการผลิตสีที่แตกต่างกัน

LED 8 ประเภทและวัสดุที่ใช้ในนั้น

1. Aluminium Gallium Arsenide - LED อินฟราเรด

2. Aluminium Gallium Arsenide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - LED สีแดง

3. Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Nitride - LED สีเขียว

4. Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - LED สีเหลือง

5. Aluminium Gallium Indium Phosphide - LED สีส้ม

6. อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ซิลิคอนคาร์ไบด์แซฟไฟร์สังกะสีซีลีไนด์ - ไฟ LED สีน้ำเงิน

7. แกลเลียมไนไตรด์จากอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ - LED สีขาว

8. อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์, อลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์ - LED อัลตราไวโอเลต

8 LED พารามิเตอร์

1. ฟลักซ์ส่องสว่าง - เป็นปริมาณพลังงานจาก LED และวัดเป็น Lumen (lm) หรือ Milli lumen (mlm)

2. ความเข้มของการส่องสว่าง - เป็นฟลักซ์ส่องสว่างที่ครอบคลุมพื้นที่และวัดในรูปของ Candela (cd) ความสว่างของ LED ขึ้นอยู่กับความเข้มของการส่องสว่าง

3. ประสิทธิภาพการส่องสว่าง - บ่งชี้แสงที่สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ หน่วยคือลูเมนต่อวัตต์ (lm w)

4. แรงดันไปข้างหน้า (Vf) - เป็นแรงดันตกคร่อม LED มีตั้งแต่ 1.8 โวลต์ใน LED สีแดงถึง 2.2 โวลต์ใน LED สีเขียวและ LED สีเหลือง ในไฟ LED สีน้ำเงินและสีขาวคือ 3.2 โวลต์

5. กระแสไฟฟ้าไปข้างหน้า (If) - เป็นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตผ่าน LED มีตั้งแต่ 10 mA ถึง 20mA ใน LED ธรรมดาในขณะที่ 20mA ถึง 40 mA ใน LED สีขาวและสีน้ำเงิน ไฟ LED 1 วัตต์ที่มีความสว่างสูงต้องใช้กระแสไฟฟ้า 100-350 มิลลิแอมป์

6. มุมมอง - เรียกอีกอย่างว่ามุมนอกแกน มันคือความเข้มของการส่องสว่างลดลงเหลือค่าครึ่งแกน ส่งผลให้ได้รับความสว่างเต็มที่ในสภาพสมบูรณ์ LEDS ชนิดความสว่างสูงมีมุมมองที่แคบเพื่อให้แสงถูกโฟกัสเป็นลำแสง

7. ระดับพลังงาน - ระดับพลังงานในเอาต์พุตแสงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และประจุในอิเล็กตรอนของเซมิคอนดักเตอร์ ระดับพลังงานคือ E = qV โดยที่ q คือประจุในอิเล็กตรอนและ V คือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ โดยทั่วไปแล้ว q คือ -1.6 × 1019 Joule

8. วัตต์ของ LED - เป็นแรงดันไปข้างหน้าคูณด้วยกระแสไปข้างหน้า หากกระแสเกินไหลผ่าน LED อายุการใช้งานจะลดลง ดังนั้นตัวต้านทานแบบอนุกรมโดยทั่วไปคือ 470 โอห์มถึง 1K จึงถูกใช้เพื่อ จำกัด กระแสผ่าน LED

สามารถเลือกตัวต้านทาน LED ได้โดยใช้สูตร Vs - Vf / If โดยที่ Vs คือแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Vf คือแรงดันไปข้างหน้าของ LED และ If คือกระแสไปข้างหน้าของ LED

ต้องการแหล่งจ่ายไฟ AC สำหรับขับ LED

สำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำเช่นในโทรศัพท์มือถือสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ DC สำหรับ LED ได้ อย่างไรก็ตามสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่เช่นสัญญาณไฟจราจรที่ใช้ไฟ LED จริง ๆ แล้วไม่สะดวกที่จะใช้ DC เนื่องจากระยะทางที่เพิ่มขึ้นการส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงก่อให้เกิดการสูญเสียมากขึ้นและการใช้อุปกรณ์สำหรับการแปลง DC-DC นั้นค่อนข้างถูก ด้วยเหตุนี้จึงเหมาะกว่าที่จะใช้แหล่งจ่ายไฟ AC สำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์เช่นการเรืองแสงของ LED จำนวนมาก

ตัวเก็บประจุเป็นตัว จำกัด แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

ตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติในการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยการวาดหรือจ่ายกระแสจากวงจรขณะที่พวกมันชาร์จหรือคายประจุ กระแสไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุจะได้รับเป็น

ฉัน = CdV / dt

โดยที่ C คือความจุ dV / dt หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า I คือประจุระหว่างจานต่อหน่วยเวลาหรือกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุเป็นปฏิกิริยาต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงทันทีกระแสจึงเป็นศูนย์ กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันไฟฟ้าทำให้กระแสไฟฟ้าช้าลง 90 องศา คุณสมบัตินี้ของตัวเก็บประจุทำให้สามารถใช้เป็นตัวลดแรงดันไฟฟ้าสำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC อย่างไรก็ตามขึ้นอยู่กับค่าความจุและความถี่ ความถี่และความจุที่สูงขึ้นค่ารีแอคแตนซ์น้อยกว่า

แอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟ AC เพื่อขับเคลื่อน LED

LED หรือ Light Emitting Diodes สามารถสั่งงานได้โดยตรงผ่านแหล่งจ่ายไฟ AC เพียงแค่ใช้ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานร่วมกัน แหล่งจ่ายไฟหลัก AC 220V ถูกแปลงเป็น AC แรงดันต่ำโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้า ตัวเก็บประจุถูกใช้เป็นตัว จำกัด แรงดันไฟฟ้าโดยที่ตัวต้านทานเป็นตัว จำกัด กระแส ไดโอดที่มี PIV สูง (1000V) ใช้เพื่อป้องกัน LED จากไฟฟ้าแรงสูง

โดยปกติแรงดันตกคร่อม LED สีขาวประมาณ 1.5V ไฟ LED เชื่อมต่อแบบขนานสองชุด หากใช้ไฟ LED 12 ดวงในแต่ละชุดแรงดันตกคร่อมชุด LED จะอยู่ที่ประมาณ 30V ตัวต้านทานทำหน้าที่เป็นตัว จำกัด กระแสและให้แรงดันไฟฟ้าตกประมาณ 30V ดังนั้นด้วยการรวมกันของตัวเก็บประจุและตัวต้านทานจึงเป็นไปได้ที่จะขับเคลื่อน LED หลายชุด ค่าของตัวต้านทานขึ้นอยู่กับจำนวน LED ที่ใช้ เนื่องจากการจัดอันดับ LED อยู่ที่ 15mA กระแสไฟฟ้าผ่าน LED แต่ละตัวจะเท่ากับ 15mA และกระแสรวมผ่านชุด LED ทั้งสองชุดจะเป็น 30mA ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง 30V ในตัวต้านทาน 1k

ฉันหวังว่าคุณจะมีความคิดเกี่ยวกับแนวคิดของไฟ LED ที่ใช้ไฟหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับแนวคิดของโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์โปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง