آشنایی با LED ها – صفر تا صد

کلمه ی انگلیسی LED یا به صورت کامل Light Emitting Diode به نوعی از دیود های اتصال پی-ان گفته می شود که با عبور جریان از آن ها نور تولید می شود. تفاوت اصلی این نوع دیود ها با دیود های معمولی در تولید نور است. در این پست به معرفی و آموزش کامل LED می پردازیم.

فهرست راهنمای کامل LED

1. نکات اولیه یا بیسیک یک LED
2. روشن کردن یک LED
3. انتخاب و استفاده LED مناسب
4. جمع بندی کلی

۱-نکات اولیه یا بیسیک یک LED

• LED به صورت ساده انرژی الکتریکی را به انرژی نورانی یا نور تبدیل می کند.
• دارای دو قطب مثبت و منفی است. کاتد منفی و آند مثبت است.
• قطب منفی معمولا با یک خط کنار LED مشخص شده است.
• در LED های دو رنگ یا چند رنگ با قابلیت کنترل مجزا هر رنگ، معمولا یا پایه آند یا پایه کاتد مشترک است.
• LED هایی با چیپ داخلی تولید شده اند که قابلیت کنترل تنها با استفاده از یک پایه به صورت مجزا را دارند.
• در اتصال معکوس قطب ها در جریان و ولتاژ تحمل(تایین شده از سمت سازنده) نمی سوزد.
• ولتاژ ورودی هر LED بسته به نوع و رنگ معمولا بین ۱٫۸ تا ۴ ولت است.
• جریان عبوری هر LED بسته به نوع و رنگ معمولا بین ۱۰ تا ۴۰۰ میلی آمپر است.
• اکثر LED های معمولی حداکثر جریان عبوری ۲۰ میلی آمپر دارند.
• LED ها در رنگ ها، سایز ها و شکل های مختلفی تولید می شوند.

۲-روشن کردن یک LED

قبل از روشن کردن یک LED باید به این مطلب دقت کنید که هرگز یک LED را به صورت مستقیم به باتری یا منبع تغذیه وصل نکنید! برای روشن کردن یک LED میتوان به روش سری و برای روشن کردن چند LED به دوصورت موازی یا سری می توان عمل کرد. در هر صورت استفاده از یک مقاومت برای روشن کردن LED لازم است.

R = (V1 – V2) / I

با استفاده از فرمول بالا به راحتی میتوان ولتاژ ورودی و مقاومت لازم برای یک LED را حساب کرد. در فرمول بالا R مقاومت بر حسب اهم. V1 ولتاژ منبع تغذیه بر حسب ولت. V2 ولتاژ ورودی LED که معمولا روی بسته های آن ها یا داخل دیتاشیت آنها نوشته شده بر حسب ولت است و I جریان مصرفی LED بر حسب آمپر است.

قضیه برای استفاده از یک LED بسیار روشن و واضح است. فرض را بر آن میگیریم که ولتاژ منبع تغذیه ۱۲ ولت است و ولتاژ LED برابر ۳٫۴ ولت و جریان آن ۲۰ میلی آمپر است و تعداد LED ها ۱ عدد است. با توجه به این مقادیر و فرمول بالا مقاومت لازم ۴۳۰ اهم و نزدیک ترین مقدار بالاتر آن ۴۷۰ اهم است.

R = ( 12V – 3.4V ) / 0.020A => R = 430 ohm

حالا با استفاده از فرمول بالا مقدار مقاومت را برای سه LED به صورت سری شده محاسبه می کنیم. همچنان فرض را بر آن میگیریم که ولتاژ منبع تغذیه ۱۲ ولت است و ولتاژ LED برابر ۳٫۴ ولت و جریان آن ۲۰ میلی آمپر است و تعداد LED ها ۳ عدد است. با توجه به این مقادیر و فرمول بالا مقاومت لازم ۹۰ اهم و نزدیک ترین مقدار بالاتر آن ۱۰۰ اهم است.

R = ( 12V – [ 3.4V x3 ] ) / 0.020A => R = 90 ohm

حالا با استفاده از فرمول بالا مقدار مقاومت را برای سه LED به صورت موازی شده محاسبه می کنیم. همچنان فرض را بر آن میگیریم که ولتاژ منبع تغذیه ۱۲ ولت است و ولتاژ LED برابر ۳٫۴ ولت و جریان آن ۲۰ میلی آمپر است و تعداد LED ها ۳ عدد است. با توجه به این مقادیر و فرمول بالا مقاومت لازم ۱۴۳ اهم و نزدیک ترین مقدار بالاتر آن ۱۵۰ اهم است.

R = ( 12V – 3.4V ) / [ 0.020A x3 ] => R = 143.33 ohm

در صورتی که عدد اعشاری بدست آمد یا مقدار مقاومت بدست آمده موجود نبود از نزدیک ترین مقدار بالاتر آن استفاده کنید.

۳-انتخاب و استفاده LED مناسب

امروزه LED ها در انواع رنگ ها و نوع های مختلف تولید می شوند. بعضی از آنها دارای نور بسیار زیاد، برخی دارای نور متوسط، برخی دارای نور کم و … هستند. برخی گرد، برخی بیضی، برخی چهارگوش و برخی … هستند. برخی قرمز، برخی آبی، برخی سبز، برخی زرد، برخی سفید و … هستند. برخی دارای هیت سینک هستند و برخی دیگر خیر.

انتخاب LED مناسب برای نوع مصرفی شما امری مهم است، برای مثال اگر از LED های هایبرایت برای موارد نمایشگر وضعیت یا Status استفاده کنید ممکن است در شب موجب آزار و اذیت مصرف کننده شوند. برای مثال فرض کنید مودم یا روتر شما بجای LED های SMD کوچک از LED های اوال ۵ میلی متری استفاده میکرد. نور تولید شده توسط این چراغ ها در شب موجب آزار شما می شدند. یا فرض کنید برای تابلو LED بجای LED های اوال و کلاهی از LED های اساتوس ۳ میلی متری استفاده می شد. مسلما نور تولیدی این تابلو قابل قبول نخواهد بود.

برای انتخاب صحیح LED، سه فاکتور رنگ، نوع، اندازه را در نظر بگیرید. با این سه مورد می توانید LED مورد نظر خود را انتخاب نمایید.

۴-جمع بندی کلی

و در آخر اینکه LED ها معمولا قیمت ارزانی دارند، درست است که قطعات حساسی هستند ولی با کمی آزمایش و خطا، رعایت موارد ضروری مانند ولتاژ ورودی و خروجی، استفاده از درایور یا مقاومت مناسب و … با کمی تلاش و زحمت می توانید قلق آن ها را بدست آورید.

این نکته را در نظر بگیرید که ممکن است با استفاده از مقاومت یا درایور اشتباه LED را روشن کنید، اما این امر به معنی استفاده درست و صحیح از آن LED نیست و مسلما از طول عمر آن کاسته خواهد شد. همواره سعی کنید ولتاژ و جریان ورودی را در محدوده پیشنهادی توسط سازنده نگه دارید تا طول عمر و پایداری مناسبی را بدست بیاورید.