แหล่งกำเนิดแสง LED

แหล่งกำเนิดแสง LED

3 เหตุผลที่ทำไม LED จึงถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงเมื่อเทียบกับหลอด HID

  • ไฟ LED ไม่มีไส้หลอดที่จะไหม้หรือขาดจึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าหลอดไฟทั่วไปมาก เนื่องจากชิปเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กมากทำงาน LED จึงมีความทนทานมากและมีแนวโน้มที่จะใช้งานได้นานหลายพันชั่วโมง
  • ไฟ LED“ เปิดทันที” เหมือนกับหลอดฮาโลเจนดังนั้นจึงสะดวกสำหรับการใช้งานในแอพพลิเคชั่นที่มีการเปิด - ปิดบ่อยครั้งหรืออาจเกิดขึ้นได้ ในทางกลับกันหลอดไฟ HID เปราะบางกว่าและต้องอุ่นเครื่อง (15 - 25 วินาที) ระหว่างจุดระเบิด
  • เทคโนโลยี LED มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและเป็นที่คาดการณ์ได้ว่าในที่สุด LED จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าประสิทธิภาพของแสง HID

LED ใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงได้อย่างไร?

Light-Emitting Diodes (LED) เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ไดโอดที่เปล่งแสงเมื่อเชื่อมต่อในวงจร เอฟเฟกต์เป็นรูปแบบของการเรืองแสงด้วยไฟฟ้าที่ LED ปล่อยโฟตอนจำนวนมากออกไปด้านนอก LED จะอยู่ในหลอดพลาสติกซึ่งเน้นแหล่งกำเนิดแสงส่วนที่สำคัญที่สุดของ LED คือชิปกึ่งตัวนำที่อยู่ตรงกลาง แหล่งกำเนิดแสง ประกอบด้วยบริเวณ p และ n ที่มีทางแยกระหว่างกันภูมิภาค p ถูกครอบงำด้วยประจุไฟฟ้าบวกและพื้นที่ n ถูกครอบงำด้วยประจุไฟฟ้าลบ ทางแยกเป็นกำแพงชนิดหนึ่งระหว่างสองภูมิภาคปิดกั้นทางเดินของผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าระหว่างสองภูมิภาค



เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงพอกับชิปกึ่งตัวนำอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ข้ามทางแยกได้อย่างง่ายดายโดยที่พวกมันถูกดึงดูดไปยังกองกำลังบวกในพื้นที่ p ทันที เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่เข้าใกล้ประจุบวกในพื้นที่ p มากพอประจุทั้งสองจะ 'รวมกันใหม่'


เมื่ออิเล็กตรอนรวมตัวกับไอออนบวกพลังงานศักย์ไฟฟ้าจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและเกิดขึ้นในรูปแบบของการปล่อยโฟตอนของแสง





โฟตอนนี้มีความถี่ที่กำหนดโดยลักษณะของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (โดยปกติจะเป็นการรวมกันขององค์ประกอบทางเคมีแกลเลียมสารหนูและฟอสฟอรัส)

LED ที่เปล่งสีต่างกันทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกัน กล่าวง่ายๆคือไฟ LED เป็นส่วนประกอบวงจรไฟฟ้าขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นหลอดไฟโดยไม่มีไส้หลอดไฟ LED ส่องสว่างเพียงอย่างเดียวจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทำให้พลังงานมีประสิทธิภาพและมีความยืดหยุ่นสูงในช่วงเวลาที่ยาวนาน



ประเภทของ LED ที่ใช้ในการลดน้ำหนักคืออะไร?

LED สีขาวเป็นเทคโนโลยีการส่องสว่างใหม่ที่น่าตื่นเต้นที่สุดนับตั้งแต่มีการเปิดตัวหลอดฟลูออเรสเซนต์ ตอนนี้ LED ความเข้มสูงเป็นที่นิยมเนื่องจากมีความต้องการกระแสไฟต่ำ ไฟ LED สีขาวที่มีความสว่างสูงถูกนำมาใช้มากขึ้นในการให้แสงสว่างเพื่อเป็นมาตรการในการประหยัดพลังงาน การใช้งาน LED สีขาวรวมถึงไฟส่องด้านหลังในโทรศัพท์มือถือไฟหลัง LCD ไฟบ้านและรถยนต์บอร์ดแสดงผลเป็นต้น LED มีขนาดเล็กมากและใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยและแปลงไฟฟ้าเป็นแสงสว่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ


เหตุใด LED สีขาวจึงเป็นที่ต้องการ

LED วัตต์สูงมักจะผลิตได้ประมาณ 75-100 ลูเมนต่อวัตต์โดยจ่ายกระแส 350 มิลลิแอมป์ การสูญเสียพลังงานจากความร้อนแทบจะไม่มีใน LED และมีอายุการใช้งานยาวนานหลายพันชั่วโมง LED เป็นอุปกรณ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากไม่มีสารตะกั่วหรือปรอท ซึ่งแตกต่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ LED ไม่ปล่อยรังสียูวี

ไฟ LED สีขาวขนาด A1 วัตต์ให้ฟลักซ์ส่องสว่างประมาณ 100 lm ซึ่งเพียงพอที่จะให้แสงสว่างในพื้นที่ จำกัด ปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจะวัดในรูปของลูเมน ตัวอย่างเช่นหลอดไฟ 60 วัตต์ให้ความสว่าง 730 ลูเมนและหลอดฮาโลเจน 50 วัตต์เป็น 900 ลูเมนชิป LED แต่ละตัวมีพื้นที่เพียงหนึ่งตารางมิลลิเมตรซึ่งทำให้ความส่องสว่างโดยรวมเข้มข้นมาก

แรงดันตกไปข้างหน้าของ LED สีขาว 1 วัตต์คือ 3.3 โวลต์และกินกระแส 350 มิลลิแอมป์ ดังนั้น LED สีขาวธรรมดาจึงต้องใช้ 3 โวลต์และกระแสประมาณ 40 mA เพื่อให้ความสว่างสูงสุด

LED สีขาวกำลังสูงสามารถขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟสูงหลายร้อยมิลลิแอมป์ไปยังแอมป์เพื่อผลิตแสงที่มีความเข้มสูง บางยี่ห้อสามารถผลิตได้มากกว่าหนึ่งพันลูเมน ต้องติดตั้ง HPLED บนแผงระบายความร้อนเพื่อให้สามารถกระจายความร้อนได้มิฉะนั้นอุปกรณ์จะเสียหายได้ง่าย

2 วิธีในการสร้าง LED สีขาว

  • วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการเคลือบชิป LED (ส่วนใหญ่เป็นสีน้ำเงินที่ทำจากอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์, InGaN) ด้วยสารเรืองแสงที่มีสีต่างกันเพื่อให้เกิดแสงสีขาว ส่วนของสเปกตรัมแสงที่ตรงกับแสงสีน้ำเงินจะถูกถ่ายโอนไปยังความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการกะของสโตกส์ แสงสีขาวของ LED สีขาวมาจากสีน้ำเงินวงแคบที่ปล่อยออกมาตามธรรมชาติโดย GaN LEDs บวกกับสีเหลืองสเปกตรัมกว้างที่เกิดจากการเคลือบสารเรืองแสงบนแม่พิมพ์ซึ่งดูดซับสีน้ำเงินตามสัดส่วนและเปลี่ยนเป็นสีเหลือง InGaN สามารถผลิตความยาวคลื่นที่ใช้งานได้ตั้งแต่สีเขียวไปจนถึงสีม่วงอัลตร้าไวโอเลตโดยการเปลี่ยนปริมาณอินเดียมและแกลเลียมสัมพัทธ์ในระหว่างการผลิตวัสดุฟอสเฟอร์ที่ใช้กันทั่วไปคือ Cerium-doped Yttrium Aluminium Garnet หรือ Ce3 + YAG
  • ไฟ LED สีขาวสามารถทำได้โดยการเคลือบใกล้ LED ที่เปล่งรังสี UV ด้วยส่วนผสมของสารเรืองแสงที่เปล่งแสงสีแดงและสีน้ำเงินของ Europium ที่มีประสิทธิภาพสูงบวกกับทองแดงเปล่งสีเขียวและอลูมิเนียมที่เจือด้วยสังกะสีซัลไฟด์ เป็นวิธีการที่คล้ายกับการทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ วิธีนี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่า LED สีน้ำเงินที่มีสารเรืองแสงเนื่องจากการเปลี่ยน Stokes มีขนาดใหญ่กว่าและพลังงานจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน ข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่งคือแสง UV อาจรั่วจาก LED ที่ทำงานผิดปกติและทำให้เกิดอันตรายต่อดวงตาหรือผิวหนังของมนุษย์

3 แอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับ LED เป็นแหล่งกำเนิดแสง

  • หลอดไฟฉุกเฉินแบบ LED

สามารถเสียบเข้ากับเต้ารับ AC และไฟจะสว่างขึ้นเมื่อไฟฟ้าดับ มันเปล่งแสงสีขาวนวลในห้องซึ่งเพียงพอสำหรับการอ่านหนังสือ ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่โทรศัพท์ไร้สาย 4.5 โวลต์และใช้ไฟ LED สีขาว 1 วัตต์

การทำงานของระบบ

วงจรนี้ใช้หม้อแปลงแบบ stepdown ขนาด 4.5 โวลต์ 300 mA ตัวเรียงกระแสแบบบริดจ์ประกอบด้วย D1 ​​ถึง D4 และตัวเก็บประจุแบบเรียบ C1 เป็นแหล่งจ่ายไฟเพื่อชาร์จแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟ 4.5 โวลต์ หม้อแปลง 4.5 โวลต์พร้อมใช้งานและโดยทั่วไปจะใช้ใน ไฟฉุกเฉิน LED . จะลด 230 โวลต์ AC เป็น AC โวลต์ต่ำซึ่งจะถูกแก้ไขโดยวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น คาปาซิเตอร์ C1 ทำให้กระแสไฟ DC เป็นอิสระสำหรับการชาร์จ ตัวต้านทาน R1 ให้กระแสประมาณ 80 มิลลิแอมป์สำหรับชาร์จ เนื่องจากวงจรเสียบอยู่เสมอกระแสไฟต่ำจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการชาร์จไฟ แบตเตอรี่แบบชาร์จได้ที่ใช้ในวงจรคือแบตเตอรี่โทรศัพท์ไร้สาย 4.5 โวลต์
เมื่อมีไฟหลักให้ชาร์จแบตเตอรี่ผ่าน R1 และ D5 ในเวลาเดียวกันทรานซิสเตอร์ PNP ได้รับอคติเชิงบวกผ่าน R1 และยังคงปิดอยู่ เมื่อไฟฟ้าดับ D5 อคติย้อนกลับและฐานของ T1 จะกลายเป็นลบ จากนั้นจะดำเนินการและจุดไฟ LED เมื่อไฟกลับมาทำงาน LED จะปิดโดยอัตโนมัติ

1W-LED- โคมไฟฉุกเฉิน

1W-LED- โคมไฟฉุกเฉิน

วิธีการตั้งค่า?

สามารถประกอบวงจรบนบอร์ด perf ชิ้นเล็ก ๆ ใส่วงจรหม้อแปลงและแบตเตอรี่ในกล่องอะแดปเตอร์ชนิดปลั๊ก แก้ไข LED นอกกล่องควรมีพื้นด้านหลังสะท้อนแสง คุณสามารถวางกระดาษ Foil เพื่อจุดประสงค์นี้ได้นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนสำหรับ LED เนื่องจากกระแสไฟสูงไหลผ่าน T1 เมื่อไฟ LED T1 จึงต้องใช้ตัวระบายความร้อน ไฟ LED สีขาว 1 วัตต์มีราคาประมาณ Rs.50 และแบตเตอรี่ Rs.150

  • หลอดไฟอัตโนมัติใช้ LED 1 W

นี่คือไฟล์ หลอดไฟอัตโนมัติใช้พลังงานสูง ไฟ LED สีขาวที่จะเปิดในตอนเย็นและยังคงเปิดอยู่จนถึงเช้า ทุกวันนี้ LED สีขาวถูกนำมาใช้เนื่องจากพวกเขาต้องการแหล่งจ่ายไฟ DC อย่างง่ายในการจ่ายไฟและควบคุมพวกเขาตรงกันข้ามกับหลอดจ่ายก๊าซแบบไส้ LED ที่ใช้มีพิกัด 1 W และใช้แหล่งจ่ายไฟควบคุมที่ไม่มีหม้อแปลงเพื่อจ่ายไฟให้อุปกรณ์

การทำงานของระบบ

ตัวเก็บประจุ c1 และ c2 ลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับให้มีค่าต่ำลง โดยปกติจะใช้ตัวเก็บประจุที่มีมูลค่าสูง ส่วนวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สร้างเอาต์พุต DC แบบพัลซิ่งจากสัญญาณ ac ตัวเก็บประจุจะขจัดระลอกคลื่น ac ที่มีอยู่ในสัญญาณ dc สัญญาณที่กรองแล้วนี้ถูกนำไปใช้กับซีเนอร์ไดโอดซึ่งให้เอาต์พุต DC ที่มีการควบคุมทั่วทั้งเทอร์มินัล โดยทั่วไปตัวเก็บประจุ c3 จะยอมให้สัญญาณ ac ผ่านและปิดกั้นสัญญาณ DC มันทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบบายพาส LDR และ T1 เป็นสวิตช์ที่ไวต่อแสงเพื่อเปิด / ปิด LED LDR มีความต้านทานสูงในความมืดและความต้านทานต่ำในแสง ดังนั้นในช่วงกลางวัน LDR จะทำงานและฐานของ T1 จะถูกดึงลงสู่พื้นดินและยังคงปิดอยู่เพื่อปิด LED สีขาว ในช่วงเวลากลางคืนเมื่อแสงกลางวันหยุดลงความต้านทานของ LDR จะเพิ่มขึ้นและ T1 ได้รับอคติพื้นฐานและพฤติกรรมที่เพียงพอ LED ที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บรวบรวม T1 จากนั้นจะสว่างขึ้น BD 139 เป็นทรานซิสเตอร์ NPN กำลังปานกลางและการเชื่อมต่อพินคือ Base - Collector - Emitter จากด้านหน้า ฮีตซิงก์จำเป็นสำหรับ T1 เนื่องจาก LED ผ่านกระแสไฟฟ้าประมาณ 100 มิลลิแอมป์ LED ที่ใช้ในวงจรคือ LED สีขาว 1 วัตต์ที่มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า 3.3 โวลต์และต้องการกระแส 350 มิลลิแอมป์เพื่อให้ได้ความสว่างเต็มที่

ไฟสูง LED-Night-Lamp-1

  • โคมไฟฉุกเฉินแบบพกพาพร้อมที่ชาร์จมือถือ

นี่คือหลอดไฟฉุกเฉินแบบพกพาพร้อมที่ชาร์จมือถือ ใช้ไฟ LED สีขาวที่มีความสว่างสูงซึ่งสามารถให้แสงสว่างเพียงพอในห้องเมื่อไฟฟ้าดับ LED สีขาวอาจเป็น LED ของอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ซึ่งเปล่งแสงสีขาวอมฟ้าซึ่งสามารถกรองได้โดยใช้ฟิลเตอร์ฟอสฟอรัสในเลนส์หรือใช้ LED หลายสีผสมกัน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นที่ชาร์จมือถือในโหมดเสียบปลั๊กได้เช่นกันในระหว่างการเดินทาง

การทำงานของระบบ

แหล่งจ่ายไฟสำหรับวงจรได้มาจากหม้อแปลงแบบ step-down 0-6 โวลต์ 300 mA ซึ่งเป็นวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นที่ประกอบด้วย D1 ​​ถึง D4 และตัวเก็บประจุแบบเรียบ C1 วงจรไฟฉุกเฉินประกอบด้วยไดโอด D5 ตัวต้านทาน R2 และทรานซิสเตอร์ T1 เมื่อมีไฟหลักไดโอด D5 ไปข้างหน้าไบเอสและประจุแบตเตอรี่ 6 โวลต์ผ่านตัวต้านทาน R2 ในเวลาเดียวกันทรานซิสเตอร์ PNP T1 จะไม่อยู่ใน การนำเนื่องจากฐานถูกเก็บไว้สูงถึง R1 ไฟ LED สีขาวที่เชื่อมต่อกับตัวสะสมของ T1 ยังคงดับอยู่ เมื่อไฟหลักล้มเหลว D5 อคติย้อนกลับและฐานของ T1 จะได้รับอคติเชิงลบและดำเนินการ จากนั้น LED สีขาวจะเปิดขึ้นโดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ส่วนเครื่องชาร์จมือถือของวงจรประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟที่ควบคุมโดย Zener กระแสไฟชาร์จสามารถแตะจากจุด A และ B โดยใช้ขั้วต่อที่เหมาะสม

ฉุกเฉินไฟลบมือถือ -

ไฟฉุกเฉินแบบพกพาพร้อมที่ชาร์จมือถือ

ตอนนี้ฉันหวังว่าคุณจะมีความคิดเกี่ยวกับแนวคิดของแหล่งกำเนิดแสง LED และหากคุณมีข้อสงสัยใด ๆ จากบทความและจากโครงการไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ให้แสดงความคิดเห็นด้านล่าง