LED

LED คือ อะไร?

  

what is LED?     

      

LEDคืออะไร? อะไรคือLED?

ประวัติความเป็นมาของ LED

หลอดLED นั้นมีมานานแล้ว เริ่มปรากฎในแผงวงจรครั้งแรกเมื่อปี 1962 ซึ่งโดยช่วงแรกๆนั้น LED ให้ความเข้มแสงไม่มากนัก และมีใช้ในเฉพาะ ความถี่ในช่วงแสง infra-red ที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ (ซึ่งเรายังคงเห็นรูปแบบการใช้งานในช่วงแสง infra-red นี้ตามอุปกรณ์ประเภทรีโมทคอนโทรลในเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจนปัจจุบัน)

ต่อมา LED ถูกพัฒนาให้สามารถเปล่งแสงที่มองเห็นได้ โดยแสงสีแดง ถูกคิดค้นขึ้นได้ก่อน แต่ก็ยังมีความเข้มแสงที่ต่ำอยู่ หลังจากนั้น LED ก็ถูกพัฒนาเรื่อยมาจนกระทั่งสามารถให้แสงที่ครอบคลุมย่านความถี่ตั้งแต่ infrared แสงที่มองห็นไปจนถึงย่าน ultra violet หรือ UV

ต่อจากนั้น LED ก็ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ในอุปกรณ์ไฟแสดงตามแผงควบคุมต่างๆ, ในไฟแสดงตัวเลข seven segment และนาฬิกาดิจิตอล

ต่อมา LED ก็ถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพด้านความเข้มแสงมากขึ้น จึงทำให้เกิดการนำเอา LED มาใช้งานในการแสดงสัญญาณต่างๆ เช่น ไฟสัญญาณสำหรับการบิน ไฟสัญญาณจราจร และเนื่องด้วย LED มีข้อดีในหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นด้านประหยัดพลังงาน ด้านการใช้งานได้นานขึ้น การบำรุงรักษาที่ต่ำ ด้านความทนทานของตัวหลอดเอง และขนาดก็เล็กมากเมื่อเทียบกับหลอดไส้อย่างเดิม ทั้งยังปิดเปิดง่ายขึ้นแล้ว นักวิจัยและบริษัทต่างๆจึงมุ่งเน้นพัฒนาประสิทธิภาพด้านความเข้มแสงหรือความสว่างให้สูงขึ้นไปอีก เพื่อหวังที่จะนำเอา LED มาใช้เป็นไฟฟ้าแสงสว่างในชีวิตประจำวันเพื่อทดแทนหลอดไฟแบบที่มีใช้อยู่ทั่วไปในปัจจุบัน แต่ก็ติดปัญหาเรื่องการทำให้ LED มีแสงสีขาว เหมือนหลอดไฟทั่วไปไม่ได้

ผ่านมาเกือบ 30 ปี จนกระทั่ง ในปี 1990 นักวิทยาศาตร์ชาวญี่ปุ่น 3 คน ได้ร่วมกันพัฒนาจนประสบความสำเร็จ ซึ่งภายหลังทั้ง 3 คนนี้จึงได้รับการยกย่องและได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2014 ในฐานะเป็นผู้คิดค้นสิ่งประดิษฐ์ ที่จะทำให้เิกิดการปฏิวัติวงการทั้งโลก ด้านไฟฟ้าแสงสว่างและการใช้พลังงาน ในศตวรรษที่ 21 เลยทีเดียว

LED ในปัจจุบันและอนาคต

จึงทำให้ในปัจจุบัน หลอด LED เริ่มนำมาใช้อย่างแพร่หลายไม่ว่าจะเป็น ไฟแสงสว่างรถยนต์ หรือไฟฟ้าแสงสว่างทั่วไป แต่ก็ยังติดปัญหาด้านต้นทุนการผลิตอยู่ แต่ในอนาคตอีกไม่นานเมื่อต้นทุนในการผลิตหลอดไฟLEDต่ำลงเรื่อยๆ เราคงได้เห็น หลอดไฟLED ได้โดยทั่วไปซึ่งจะมาแทนหลอดไฟในปัจจุบันไม่ต่างจากการเข้ามาแทนหลอดไส้ของฟลูออเรสเซนต์ เหมือนช่วงอดีตที่ผ่านมาแน่นอน.....

หลักการทำงานของ LED

เพื่อให้ทันต่อกระแส การเข้าใจและรู้หลักการทำงาน LED จึงน่าจะเป็นประโยชน์ เพื่อที่จะได้เปิดใจและยอมรับสิ่งที่กำลังจะกลายเป็นอนาคตของพวกเราทุกคน..

เริ่มจากคำย่อ LED

L-Light แสง

E-Emitting เปล่งประกาย

D-Diodeไดโอด

แปลรวมกัน ก็คือ " ไดโอดชนิดเปล่งแสง "

มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจรคือ

สัญลักษณ์ LED

สัญลักษณ์ LED

ส่วนหน้าตาของ LED ที่เห็นกันบ่อย ๆ ในวงจร ก็ให้ดูรูป

ตัวอย่าง LED

ตัวอย่าง LED

ไดโอด คือ สารกึ่งตัวนำประเภทหนึ่ง ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทางเดียว ไดโอด นั้นมีใช้อยู่ทั่วไปในวงจรอิเลคทรอนิกส์ และวงจรไฟฟ้า

ไดโอดทั่วไป มีสัญลักษณ์ คือ สัญลักษณ์ไดโอดต่างกันนิดหน่อยตรงที่ไม่มีลูกศรแสดงการเปล่งแสง

การต่อวงจร

หลักการต่อวงจรของ LED ไม่มีอะไรซับซ้อน เพียงจ่ายไฟบวกกระแสตรงเข้าที่ขา อาร์โนด (Anode) หรือขาที่ยาวกว่า และต่อไฟลบเข้ากับขา แคโธด(Cathode)หรือขาสั้น จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมตัว LED ที่เรียกว่า Vf หรือ Farword Voltage เมื่อมีแรงดันตกคร่อม Vf ที่ว่านี้ ด้วยคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำภายใน LEDก็จะเปล่งแสงออกมา แต่เพื่อจำกัดไม่ให้กระแสไหลผ่าน LED มากจนเกินไป ก็จำเป็นต้องต่อ ตัวต้านทาน หรือ R หรือ Resistor อนุกรมเข้าไปในวงจร ดังรูปข้างล่าง

วงจรการต่อ LED

วงจรการต่อ LED

วิธีการหาค่า R ใช้สูตรง่ายๆ กฏของโอห์ม V=IR, V=(Vdc-Vf)

ส่วนคุณสมบัติสำคัญของไดโอด LED คือ แรงดันตกคร่อมหรือ Vf และกระแสไหลผ่านที่ทนได้สูงสุดหรือ Imax

ตัวต้านทานหรือ R ที่ต่อไว้เพื่อจำกัดกระแส ก็มีความร้อนเกิดขึ้นดังนั้นสิ่งที่สำคัญในการออกแบบหลอดไฟที่ใช้ LED สิ่งหนึ่งคือการเลือก ตัวต้านทานหรือ R ที่มีอัตราการระบายความร้อนที่ดี เพื่อเอาความร้อนออกไปให้ไกลจากตัวหลอด LED

ตัวอย่าง R เพื่อจำกัดกระแสผ่าน LED

ตัวอย่าง R เพื่อจำกัดกระแสผ่าน LED

การระบายความร้อน

โดยหลักการแล้วใน LED แบบทั่วๆไปจะเปล่งแสงโดยไม่มีความร้อนเกิดขึ้น หรือเกิดขึ้นน้อยมากจนเราสามรถใช้มือเปล่าสัมผัสได้

แต่ใน Hi Power LED หรือ LED กำลังสูง ที่ให้แสงสว่างมากๆ มีความร้อนเกิดขึ้นมาก การออกแบบระบบระบายความร้อนจึงมีความสำคัญอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แผงระบายความร้อนหรือที่เรียกว่าฮีทซิงค์ (Heat Sink) ส่วนใหญ่ทำมาจาก อลูมิเนียมซึ่งมีคุณสมบัติคือ หลอมขึ้นรูปได้ง่าย น้ำหนักเบา และพาความร้อนได้ดี

Hi Power LED

COB Hi Power LED

heat sinks

Heat sink แบบต่างๆ

ทั้งนี้ การออกแบบฮีทซิงค์ นอกจากจะคำนึงถึงการระบายความร้อนแล้ว ยังต้องคำนึงถึง ให้รูปทรงเป็นตามลักษณะของหลอดไฟอีกด้วย การออกแบบระบบระบายความร้อนที่ดี จะช่วยให้อายุการใช้งานของ หลอดไฟLED ยาวนานถึง 60,000 ชั่วโมง โดยความสว่างไม่ลดลง แต่ในทางตรงกันข้าม การออกแบบ heat sink ที่ไม่ดี ย่อมทำให้ความร้อนสะสมในหลอด LED มาก ผลก็คืออายุของ LED จะสั้นลงและไม่เป็นไปตามผู้ผลิตกำหนดไว้นั่นเอง

               

       " แค่คิดจะเปลี่ยนมาใช้ หลอดled = คุณกำลังคิดช่วยต่ออายุให้โลก "

ที่มา https://www.klcbright.com/LEDis.php

ให้นักเรียนตั้งคำถามเรื่องละ 5 ข้อ

1 LEDคืออะไร

ตอบ หลอดLED นั้นมีมานานแล้ว เริ่มปรากฎในแผงวงจรครั้งแรกเมื่อปี 1962 ซึ่งโดยช่วงแรกๆนั้น LED ให้ความเข้มแสงไม่มากนัก และมีใช้ในเฉพาะ ความถี่ในช่วงแสง infra-red ที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ (ซึ่งเรายังคงเห็นรูปแบบการใช้งานในช่วงแสง infra-red นี้ตามอุปกรณ์ประเภทรีโมทคอนโทรลในเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจนปัจจุบัน)

2 เริ่มจากคำย่อ LED คืออะไร

ตอบ L-Light แสง

E-Emitting เปล่งประกาย

D-Diodeไดโอด

3 LED แปลรวมกัน ก็คืออะไร
ตอบ ไดโอดชนิดเปล่งแสง

4 ไดโอด คืออะไร
ตอบ สารกึ่งตัวนำประเภทหนึ่ง ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทางเดียว ไดโอด นั้นมีใช้อยู่ทั่วไปในวงจรอิเลคทรอนิกส์ และวงจรไฟฟ้า

ไดโอดทั่วไป มีสัญลักษณ์ คือ สัญลักษณ์ไดโอดต่างกันนิดหน่อยตรงที่ไม่มีลูกศรแสดงการเปล่งแสง

การต่อวงจร

หลักการต่อวงจรของ LED ไม่มีอะไรซับซ้อน เพียงจ่ายไฟบวกกระแสตรงเข้าที่ขา อาร์โนด (Anode) หรือขาที่ยาวกว่า และต่อไฟลบเข้ากับขา แคโธด(Cathode)หรือขาสั้น จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมตัว LED ที่เรียกว่า Vf หรือ Farword Voltage เมื่อมีแรงดันตกคร่อม Vf ที่ว่านี้ ด้วยคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำภายใน LEDก็จะเปล่งแสงออกมา แต่เพื่อจำกัดไม่ให้กระแสไหลผ่าน LED มากจนเกินไป ก็จำเป็นต้องต่อ ตัวต้านทาน หรือ R หรือ Resistor อนุกรมเข้าไปในวงจร

5 วิธีการหาค่า R ใช้สูตรง่ายๆ กฏของโอห์มคืออะไร
ตอบ  V=IR, V=(Vdc-Vf) 
ส่วนคุณสมบัติสำคัญของไดโอด LED คือ แรงดันตกคร่อมหรือ Vf และกระแสไหลผ่านที่ทนได้สูงสุดหรือ Imax