ไดโอดเปล่งแสง หรือ แอลอีดี (LED : Light-emitting diode:LED) พูดภาษาชาวบ้านก็หลอดไฟประเภทหนึ่ง มีหลายสี หลายขนาด หลายรูปแบบ
 | ||
|
ไดโอด
ไดโอดเป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ประเภทหนึ่ง มีสองขั้ว คือคาโธด และอาโนด ดังที่เห็นจากสัญลักษณ์
บทบาทหลักโดยทั่วไปของไดโอด คือการเรียงกระแส (rectifier) โดยไดโอดจะยอมให้กระแสผ่านตัวมันได้ทางเดียวเท่านั้น คือจากแอโนด ไปยัง คาโธด ตามรูป
จากตรงนี้เราจะสังเกตว่า การที่กระแสจะไหลผ่านไดโอดนั้นมีสองแบบ คือทางที่กระแสผ่านได้ เรียกว่าการไบอัสตรง หรือฟอร์เวิร์ดไบอัส (forward-bias) และทางที่กระแสผ่านไม่ได้ เรียกว่าไบอัสกลับ หรือ รีเวิร์สไบอัส (reverse-bias)
การไบอัสตรง
จะทำให้กระแสสามารถไหลผ่านไดโอดได้ (แต่ไดโอดมีความทนต่อกระแสได้จำกัด การที่กระแสไหลผ่านมากเกินไปจะทำให้ไดโอดร้อน และชำรุดอย่างถาวร) อย่างไรก็ตาม การไบอัสตรงนั้น จะเกิดขึ้นเมื่อไดโอดมีความต่างศักย์ตกคร่อมมากกว่า แรงดันไบอัสตรง (V forward : Vf) ของ ไดโอด ซึ่งค่า Vf นี้ก็จะต่างกันออกไปตามชนิดของไดโอด เช่นไดโอดที่ทำจากซิลิกอน จะมี Vf ประมาณ 0.7 V เป็นต้น ซึ่งเมื่อเกิดการไบอัสตรงขึ้นแล้ว ไดโอดจะมีแรงดันตกคร่อมเท่ากับ Vf ด้วย
ข้อสังเกต
ไม่ว่าตัวต้านทานจะอยู่ก่อน หรืออยู่หลังไดโอด แรงดันตกคร่อมไดโอดจะมีค่าเท่าเดิม ทำให้แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานมีค่าเท่าเดิม เนื่องจากมีเส้นทางการไหลของกระแสเส้นเดียว ทำให้กระแสที่ไหลผ่านไดโอดมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน ซึ่งสามารถคำนวณได้ตามกฏของโอห์ม คือ I = V/R โดยที่ V คือ แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน มีค่าเท่ากับ แรงดันแหล่งจ่าย - แรงดันไบอัสตรงของไดโอด
และ R คือค่าความต้านทานของตัวต้านทาน หรือโหลด
การไบอัสกลับ
จะทำให้กระแสไม่สามารถไหลผ่านไดโอดได้ ไม่ว่าแรงดันที่จ่ายให้จะเป็นเท่าไหร่ก็ตาม (เหมือนวงจรถูกตัดขาดจากกัน) ซึ่งแรงดันที่จ่ายให้ไดโอดในลักษณะไบอัสกลับนี้ จะเรียกว่าแรงดันไบอัสกลับ ซึ่งถ้าแรงดันไบอัสกลับนี้มากเกินไป ไดโอดจะไม่สามารถต้านทานการไหลของกระแสได้อีกต่อไป และเสียหายอย่างถาวร (คล้ายกับการที่ไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านอากาศได้ แต่ถ้ามีความต่างศักย์มากพอ ก็จะเกิดการไหลของกระแส ก็คือฟ้าผ่า เป็นต้น) ซึ่งแรงดันย้อนกลับที่ทนได้นี้จะต่างกันออกไปสำหรับไดโอดแต่ละเบอร์
ไดโอดเปล่งแสง
 |
| สัญลักษณ์ LED |
ก็คือไดโอดประเภทหนึ่ง เพียงแต่จะมีการเปล่งแสงออกมาเมื่อมีกระแสไบอัสตรง ซึ่งความเข้มแสงที่เปล่งออกมานั้น จะแปรผันตรงกับกระแสไบอัสตรง แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่ดังนี้
1. แรงดันไบอัสตรง : V forward จะเปลี่ยนไปตามสีของ led ดังที่แสดงในตาราง (Norminal Fwd Voltage) ทั้งนี้ก็อาจจะไม่เป็นไปตามนี้เป๊ะๆ แต่ก็พอใช้พิจารณาได้ครับ ถ้าเราต้องการค่าที่เชื่อถือได้จริงๆ แนะนำให้ดูดาต้าชีท หรือไม่ก็วัดด้วยตัวเองครับ
2. กระแสไบอัสตรง
led ธรรมดา (ที่ไม่ใช่ led กำลังสูง) จะสามารถทนต่อกระแสไบอัสตรงได้ไม่เกิน 20 mA หากได้รับกระแสเกินกว่านี้ จะทำให้ led ชำรุดอย่างถาวร สำหรับค่าที่ปลอดภัยนั้นอยู่ที่ไม่เกิน 16 mA
3. แรงดันไบอัสกลับ : V reverse
โดยปกติ led จะทนแรงดันไบอัสกลับได้ไม่เกิน 5V ถ้ามากกว่านั้นอาจจะทำให้ led ชำรุดได้ แม้ว่าจะต่อตัวต้านทานจำกัดกระแสไว้ก็ตาม
การคำนวณตัวต้านทานเพื่อใช้กับ LED
เราจะต้องรู้ค่าที่เกี่ยวข้องคือ แรงดันแหล่งจ่าย แรงดันไบอัสตรง และกระแสที่ต้องการให้ไหลผ่าน เช่น เราใช้แหล่งจ่าย 5V ต้องการขับหลอดไฟ led สีแดง ซึ่งมีค่า Vf ประมาณ 2V จะได้ แรงดันคร่อมตัวต้านทานเป็น 5V - 2V = 3V (ตามหลักของวงจรอนุกรม) เมื่อเรารู้ว่าความต้านทาน ( R ) = V/ I (ตามกฏของโอห์ม) เมื่อ V คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานนั้น และ I คือกระแสที่ไหลผ่าน สมมติเรากำหนดให้เป็น 15 mA (0.015 A) จะได้ R = 3/0.015 = 200 Ohm ซึ่งก็คือค่าความต้านทานที่จะทำให้มีกระแสไหลผ่าน led ประมาณ 15 mA นั่นเอง อย่างไรก็ตาม เราไม่จำเป็นจะต้องใช้ค่าที่คำนวณนี้เสมอไป อย่างที่รู้กันว่า ยิ่งความต้านทานเพิ่มขึ้น กระแสจะไหลผ่านได้น้อยลง (ตามกฏของโอห์ม) ดังนั้นเราจึงสามารถใช้ความต้านทานที่มีค่ามากกว่า 200 ohm ได้ โดยไม่ทำให้ led เสียหาย แต่ถ้าค่าความต้านทานนี้มากเกินไป led จะเปล่งแสงอ่อนเกินไป จึงต้องพิจารณาให้เหมาะสม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น