แอลอีดี หลอดไฟจากพลาสติก
นอกจากนี้ แอลอีดีเหมาะสำหรับผู้ที่ชอบอ่านหนังสือในตอนกลางคืนเนื่องจากให้แสงสว่าง โดยที่ไม่เกิดความร้อน
มากนัก แอลอีดี มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าหลอดทั่วไปและมีน้ำหนักเบามาก ทำให้เป็นที่นิยมของนักเดินป่า
ทั่วไป นอกจากนี้ ไฟฉายที่ใช้ แอลอีดี รุ่นใหม่ๆ นั้นจะมีการติดตั้งชิปสำหรับประหยัดพลังงานเอาไว้ด้วย ซึ่งจะให้
แสงสว่างได้นานนับร้อยชั่วโมงจากการใช้แบตเตอรี่เพียงหนึ่งชุด อย่างไรก็ดี ข้อเสียของ แอลอีดี บางประการนอก
เหนือจากการให้ความสว่างน้อยกว่าหลอดปกติแล้วก็คือ จะมีช่วงลำแสงสั้นทำให้ไม่ค่อยเหมาะที่จะใช้ในการเดิน
ทางที่ต้องคอยมองหาทาง ตอนกลางคืนหรือในที่มืดๆ
ใครคิดมา
บริษัทไซเบอร์ลักซ์ ผู้นำเทคโนโลยีไดโอดส่องแสง (light-emitting diodes) หรือแอลอีดี (LEDs) ในสหรัฐ
อเมริกา กำลังวางแผนเปิดตัวต้นแบบแอลอีดีชนิดแสงสีขาวภายในสี่เดือนนี้ ทางบริษัทเชื่อว่า แอลอีดีแบบใหม่นี้
จะช่วยลดต้นทุนการผลิตรวมทั้งให้กำลังแสงสว่างมากกว่าหลอด ไฟทั่วไป ประธานบริษัทไซเบอร์ลักซ์ นาย มาร์ค
ชมิทซ์ เชื่อว่า จุดเด่นสองอย่างนี้จะทำให้แสงสว่างจากแอลอีดีซึ่งปัจจุบันยังมีราคาค่อนข้าง สูง สามารถแข่งขัน
กับหลอดไฟทั่วไป เช่น หลอดแก้วหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ในตลาดได้ ด้วยเทคโนโลยีแอลดีอีในขณะนี้ ผู้บริโภค
จะต้องจ่ายมากกว่า 5 ดอลล่าร์ สำหรับชิพของแอลอีดีทั่วไป หากต้องการนำแอลอีดีมาใช้กับไฟฉายหรือตะเกียง
ผู้บริโภคต้องจ่ายค่าอุปกรณ์อื่นๆเพิ่มเติมอีกมากถึง 10 ดอลล่าร์
เทคโนโลยีของแอลอีดีชนิดใหม่นี้ คิดค้นโดย นาย สตีเวน เดนบาร์ ผู้สนับสนุนการนำแอลอีดีมาใช้แทนหลอด
ไฟทั่วไป เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานและลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก และนาย อลัน ฮีเกอร์ เจ้าของ
รางวัลโนเบล แอลดีอีนี้ เป็นผลงานวิจัยร่วมระหว่างมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานต้าบาบาร่า และ Rensselaer
Polytechnic Institute
แอลอีดีแสงขาวที่ใช้อยู่ทั่วไปนั้น ในความเป็นจริงแล้ว สารกึ่งตัวนำจะปล่อยแสงสีฟ้า ซึ่งจะเดินทางผ่านสาร
เรืองแสงเพื่อให้แสงสีขาวออกมาแทน สารเรืองแสงนั้นจะเคลือบอยู่บนฐานซึ่งจะต้องถูกวางในมุมและตำแหน่งที่
เหมาะ สมใกล้กับสารกึ่งตัวนำ เนื่องจากการติดตั้งสารเรืองแสงเป็นเรื่องที่ยากและต้องการความถูกต้องสูง การติด
ตั้งสารเรืองแสงจึงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงที่สุดในการผลิตแอลอีดี นาย ชมิทซ์ กล่าว
ในแอลอีดีต้นแบบรูปแบบใหม่นี้ แผ่นพลาสติกชนิดพิเศษได้ถูกนำมาแทนที่ฐานซึ่งเคลือบด้วยสารเรืองแสง
แผ่นพลาสติกชนิดนี้จะทำหน้าที่เหมือนกับห่อสูญญากาศ กักโฟตอนให้วิ่งผ่านสารเรืองแสงมากขึ้น ส่งผลให้แอลอี
ดีแบบใหม่นี้ให้ความสว่างมากขึ้นด้วยปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ เท่ากัน เมื่อเทียบกันกับหลอดแก้วทั่วไปซึ่งมี
ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า เป็นแสงสว่างเพียง 5% หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ไม่ได้รับความนิยม
มากนักในครัวเรือน บริษัทไซเบอร์ลักซ์เชื่อว่า แอลอีดีแบบใหม่นี้ จะเอาชนะหลอดฟลูออเรสเซนต์ได้แน่นอน
การที่จะนำพลาสติกมาใช้ในแอลอีดีได้นั้น จะต้องมีการปรับปรุงรูปแบบของแอลอีดีทั่วไปเล็กน้อย เนื่องจาก
ความร้อนจากการทำงานของแอลอีดีสามารถทำให้พลาสติกละลายได้ แอลอีดีรูปแบบใหม่ จึงต้องมีขนาดใหญ่
กว่าแอลอีดีเดิมเพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น แอลอีดีของบริษัทไซเบอร์ลักซ์ จะมีอายุการใช้งานนาน
25,000-75,000 ชั่วโมง ซึ่งสั้นกว่าแอลอีดีทั่วไปแต่ยาวกว่าหลอดไฟธรรมดา
นาย เดนบาร์ เคยกล่าวไว้ว่า ถ้า 25% ของหลอดไฟทั่วสหรัฐฯ ถูกเปลี่ยนให้เป็น แอลอีดีประเภทนี้ ซึ่งให้
ความสว่างถึง 150 ลูเมน สหรัฐฯจะลดค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าได้มากถึง 115,000 ล้านเหรียญ ภายใน ปี 2025 นั่น
หมายความว่า ทางรัฐบาลไม่จำเป็นต้องก่อสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินใหม่ 133 แห่ง และลดปริมาณคาร์บอนไดออก
ไซค์ในบรรยากาศได้ถึง 258 ล้านเมตริกตัน
แอลอีดี 1 หลอดจุดติดโดย ถ่านไฟฉาย 2 ก้่อน 3V การใช้กับไฟที่สูง
กว่า 3 V ต้องใช้ R ลดแรงไฟตามรูป
การต่ออนุกรม และขนานกันเพื่อความสว่างมากๆ ก็มีพื้นฐานมาจาก LED 1 ดวงแบบรูปข้างบนนั่นเอง
LED อุปกรณ์พื้นฐานการสร้างสิ่งประดิษฐ์
LED
ชื่อนี้คุ้นเคยกันดีในกลุ่มนักอิเล็กทรอนิกส์
แต่ในกลุ่มของนักประดิษฐ์ที่ไม่เคยแวะเวียนไปเที่ยวเล่นตามบ้านหม้อ
หรือไม่เคยแม้แต่นำขาของมันไปสัมผัสกับขั้วถ่านเพราะมัวแต่คิดว่าตัวเองไม่
ใช่นักอิเล็กทรอนิกส์บ้างล่ะ ไม่มีความรู้เรื่องนี้บ้างล่ะบาง คนเลยเถิดไปถึงกลัวไฟดูด ไม่ต้องเป็นกังวลไปครับ เรามาลองทำความรู้จัก LED ไปพร้อมกันว่ามันคืออะไรกันแน่ แล้วใครบ้างที่จำเป็นต้องใช้มัน
LED คืออะไร
LED (Light Emitting Diode) คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตะกูลไดโอด แต่ไม่ได้มีหน้าที่ในการจัดเรียงกระแสไฟฟ้า แต่มันมีหน้าที่หลักคือส่ิองสว่าง โดยทั่วไป LED มีขาใช้งาน 2 ขา ได้แก่ขา แอโนด (A) และ แคโทด (K) ดังรูปที่ 1 การแสดงขาของ LED
รูปที่ 1 แสดงการจัดวางขา LED
หาก ต้องการให้มันส่องสว่างเจิดจ้าท้าอารมณ์ก็เพียงแค่ต่อไฟเลี้ยงให้มัน โดยขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟต่อที่ขาแอโนดของ LED (ต่อไปจะเรียกว่าขา A) และขั้วลบต่อที่ขาแคโทด (ต่อไปจะเรียกว่าขา K) ดังรูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐาน
รูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐานของ LED
การนำไปใช้งาน
ด้วย ความสวยงามของแสงที่มีให้เลือกมากมายหลายสีและหลากรูปทรง จึงทำให้ LED ถูกนำไปใช้ในทุกวงการ เช่นใช้ทำไฟฉาย, แสดงสถานะการทำงาน และแม้กระทั่งสร้างงานศิลปะจาก LED
แต่เนื่องจากความหลากสีของ LED ทำให้ต้องใช้ส่วนผสมหรือสารกึ่งตัวนำที่ทำให้เกิดแสงในช่วงความยาวคลื่น ต่างๆ ที่ส่งผลให้เรามองเห็นเป็นสีนั้นสีนี้นั่งเอง ดังนั้นเรามาดูความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ ดังตารางที 1
ตารางที่ 1 แสดงระดับแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ
จาก ตารางที่ 1 คงเห็นกันแล้วนะครับว่า LED แต่ละสีนั้นมีความต้องการแรงดันตกคร่อมที่แตกต่างกัน ดังนั้นการนำไปใช้งานจึงมีความจำเป็นต้องต่อตัวต้านทาน (R) อนุกรมกับ LED หรือการต่อคั่นระหว่าง ขั้วบวกของแบตเตอรี่กับขา A ของ LED ดังรูปที่ 3 เพื่อจำกัดกระแสไม่ให้ LED พัง ดังสูตรคำนวณง่ายๆ ดังนี้
R (ค่าตัวต้านทานที่ต้องการ) หาได้จาก
รูปที่ 3 การต่อตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแส
มา ถึงตรงนี้หลายคนกำลังงงกับสูตรและเกิด ความสงสัยขึ้นว่าแล้วกระแสที่ต้องเอามาหารจะเอามาจากไหน ก็ขออธิบายอย่างนี้ครับ ว่า โดยปกติหากเป็น LED แบบธรรมดาจะต้องการกระแสประมาณ 10 มิลลิแอมป์ แต่หากเป็นประเภทความสว่างสูง อย่างซูเปอร์ไบรต์ส่วนมากจะต้องกา่รกระแสที่ 20 ถึง 30 มิลลิแอมป์ (โดยค่ากระแสนี้ได้มาจากคุณสมบัติของ LED แต่ละผู้ผลิต) ก็อย่าลืมคำนึงถึงชนิด LED ที่เราใช้เป็นสำคัญนะครับ
ตัวอย่างการคำนวณ
การต่อ LED หนึ่งดวง
หากต้องการนำ LED สีน้ำเงินหนึ่งดวง ต่อกับไฟเลี้ยง 12 โวลต์ ดังนั้นจะสามารถแทนค่าจากสูตรได้ดังนี้
12V - 2.5V = 9.5V
จากนั้นนำไปหารกับกระแสคือ 20 มิลลิแอมป์ โดยแปลงให้เป็นหน่วยแอมป์ ด้วยการหาร1,000 ได้เท่ากับ 0.02 แอมป์ คือ
9.5 / 0.02 = 475
ค่าตัวต้านทานที่ต้องการคือ 475 โอห์ม
แต่เนื่องจากค่า 475 โอห์ม ไม่มีจำหน่ายจริง จึงสามารถเลือกค่าใกล้เคียงได้เช่น 470 หรือ 510 โอห์ม
อย่าง ไรก็ตามหากต่อแล้ว LED สว่างมากเกินไป ก็ควรเพิ่มค่าตัวต้านทานขึ้นได้ หรือหาก LED หรี่เกินไปก็ให้ลดค่าตัวต้านทานลง ก็เพียงเท่านี้ล่ะครับหลักการคำนวณ ง่ายจริงๆ
หลาย ครั้งที่สิ่งประดิษฐ์ของเราต้องการ ต่อ LED หลายดวงเช่นอาจใช้เป็นโคมไฟส่องสว่าง สามารถแบ่งรูปแบบการต่อได้ 3 ลักษณะ คือ การต่อแบบอนุกรม, การต่อแบบขนาน และต่อแบบผสม
การต่อแบบอนุกรม
การ ต่อแบบอนุกรมนั้น เหมาะสำหรับการต่อกับ LED จำนวนไม่มากเพราะแรงดันที่ต้องการใช้ในวงจรจะเพิ่มขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และที่สำคัญหาก LED ดวงใดดวงหนึ่งเสีย LED ดวงอื่นก็จะไม่สามารถทำงานได้ตามไปด้วย
รูปที่ 4 การต่อแบบอนุกรม
จากรูปสามารถคำนวณหาค่าตัวต้านทานจากสูตรเดียวกันแต่ต้องบวกค่าความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED แต่ละดวงเข้าไปด้วยเช่น
12 - (2.5 + 2.5 + 2.5) = 5.5
5.5 / 0.02 = 275 โอห์ม
การต่อแบบขนาน
แบบตัวต้านทานแยก
การ ต่อขนานแบบตัวต้านทานแยกเหมาะสำหรับ ใช้กับวงจรที่ต้องต่อ LED จำนวนมากเพราะต้องการแรงดันตกคร่อม LED เท่าเดิม แต่ต้องการกระแสเพิ่มมากขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และสิ้นเปลืองจำนวนตัวต้านทานแต่จะได้ความสว่างของ LED เท่ากันจึงเหมาะสำหรับการต่อใช้เพื่อทำเป็นโคมไฟอ่านหนังสือดังรูป
รูปที่ 5 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานแยก
แบบตัวต้านทานร่วม
การ ต่อแบบนี้จะทำให้ความสว่างของ LED ไม่เท่ากัน โดย LED ดวงที่มีศักย์ทางไฟฟ้าต่ำสุดจะสว่างมากกว่าดวงอื่น แต่ก็ช่วยประหยัดจำนวนตัวต้านทานที่ต้องใช้ลดลง
รูปที่ 6 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานร่วม
การต่อแบบผสม
เป็น การต่อโดยนำวงจรที่ต่ออนุกรมกันอยู่ แล้ว ตั้งแต่ 2 ชุดขึ้นไปมาต่อขนานกัน โดยการต่อแบบนี้เหมาะสำหรับใช้กับ LED จำนวนมากๆ จะช่วยรักษาความสมดุลกันระหว่างแรงดันและกระแสที่ต้องการใช้ได้ดังรูป
รูปที่ 7 การต่อวงจร LED แบบผสม
http://pimchanok.fix.gs พิชนกอิเล็กทรอนิกส์
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น