LEDs موجودة في كل مكان – في هواتفنا وفي سياراتنا وحتى في منازلنا . عندما يضيء جهاز إلكتروني ، هناك فرصة جيدة أن يكون مؤشر LED خلفه .

LEDs تشبه المصابيح الصغيرة . لكنها تمتاز بانخفاض استهلاك الطاقة ، وصغر حجمها ، والتبديل السريع وعمر طويل يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة وغيرها من التطبيقات منخفضة الطاقة .

إنها نوع خاص من الصمام الثنائي الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء . لديهم خصائص كهربائية مشابهة جدا للديود ذو الوصلة PN العادي . هذا هو السبب في أن رمز LED يشبه الصمام الثنائي PN الطبيعي ، إلا أنه يحتوي على سهام تشير بعيداً عن الصمام الثنائي تشير إلى أن الضوء ينبعث من الصمام الثنائي .

الصمام المشع للضوء شائعة جدًا ، فهي تأتي في مجموعة كبيرة من الأشكال والأحجام والألوان . الشكل التالي يبين أجزاء منه .

بناء الصمام يختلف كثيرا عن الصمام الثنائي العادي . تحاط وصلة PN الخاص بمصباح LED بقشرة من راتنج الإيبوكسي البلاستيكي الصلب الشفاف .

يتم تصنيع القشرة بطريقة تركز فوتونات الضوء المنبعثة من الوصلة صعودًا من خلال الجزء العلوي المقبب من LED ، والذي يعمل كعدسة . هذا هو السبب في أن الضوء المنبعث يبدو أكثر إشراقًا في مقدمة المصباح .
كما هو الحال في الصمام الثنائي العادي ، يسمى الجانب الموجب من LED الأنود ، بينما يسمى الجانب السالب من الصمام الكاثود . يشار عادة إلى الكاثود من خلال وجود طرف أقصر من الأنود . ليس هذا فقط ، فإن الجزء الخارجي من العلبة البلاستيكية يحتوي عادةً على بقعة مسطحة أو درجة يمكن أن تشير أيضًا إلى جانب الكاثود في LED .

ليست كل مصابيح LED نصف كروية الشكل ، بعضها مستطيل الشكل بينما البعض الآخر أسطواني ، لكن معظمها مبني بالطريقة نفسها .

مثل الصمام الثنائي العادي ، يعمل LED فقط في حالة الانحياز الأمامي . عندما يكون LED متحيزًا للأمام ، فإن الإلكترونات الحرة تعبر تقاطع PN ثم تتحد مع الثقوب . نظرًا لأن هذه الإلكترونات تسقط من مستوى أعلى إلى مستوى طاقة أقل ، فإنها تشع الطاقة في شكل فوتونات (الضوء) .

في الثنائيات العادية ، تشع هذه الطاقة كحرارة بينما تكون الطاقة في LED في شكل ضوء مشعة . ويسمى هذا التأثير الكهربائي .

تتوفر الثنائيات الباعثة للضوء في مجموعة واسعة من الألوان الأكثر شيوعًا هي الضوء الأحمر والأخضر والأصفر والأزرق والبرتقالي والأبيض والأشعة تحت الحمراء (غير المرئية) .

على عكس الثنائيات العادية المصنوعة من الجرمانيوم أو السيليكون ، فإن مصابيح LED مصنوعة من عناصر مثل الغاليوم والزرنيخ والفوسفور . من خلال مزج هذه العناصر معًا بنسب مختلفة ، يمكن للشركة المصنعة إنتاج مصابيح LED تشع بألوان مختلفة كما هو موضح في الجدول أدناه .

يتم تحديد اللون الفعلي لمصباح LED من خلال الطول الموجي للضوء المنبعث ، والذي بدوره يتم تحديده بواسطة مادة أشباه الموصلات الفعلية المستخدمة في صنع الصمام الثنائي .

لذلك لا يتم تحديد لون الضوء المنبعث من مصباح LED حسب لون جسم المصباح . يعمل فقط على تحسين خرج الضوء ويشير إلى لونه عندما لا يكون مضيئًا .

بالنسبة لمعظم LED منخفضة الطاقة ، يتراوح انخفاض الجهد المعتاد من 1.2 فولت إلى 3.6 فولت للتيارات بين 10 مللي أمبير إلى 30 مللي أمبير . يعتمد انخفاض الجهد بالضبط على مادة أشباه الموصلات المستخدمة ، اللون ، التسامح ، إلى جانب عوامل أخرى .

نظرًا لأن LED هو في الأساس ديود ، يمكن رسم منحنيات الخصائص IV لكل لون كما هو موضح أدناه .

سطوع الصمام الثنائي الباعث للضوء LED :

يعتمد سطوع LED مباشرةً على مقدار التيار الذي يسحبه . كلما زاد سحبه ، كلما كان LED أكثر سطوعًا .

يمكنك التحكم في سطوع LED من خلال التحكم في مقدار التيار المسحوب خلالها .

إذا قمت بتوصيل مؤشر LED مباشرة ببطارية أو مزود طاقة ، فستحاول تبديد أكبر قدر ممكن من الطاقة ، وستدمر نفسها على الفور تقريبًا .

لذلك من المهم الحد من كمية التيار المتدفق عبر الصمام . لهذا ، نحن نستخدم المقاومات . تحد المقاوم من تدفق الإلكترونات في الدائرة وتمنع الصمام من محاولة سحب الكثير من التيار .
يتم وضع المقاوم  بين الصمام ومصدر الجهد في هذه الطريقة أدناه :

في الدارة أعلاه ، لدى المقاوم جهد عقدة VS على اليسار و فولتية عقدة VF على اليمين ، الجهد عبر المقاوم هو الفرق بين الفولتية .

من خلال تطبيق قانون أوم ، يتم حساب المقاوم المطلوبة للحد من التيار  على النحو التالي :

Example

Consider a red LED with a forward voltage drop of 1.8V is connected to a 5V DC power supply . Calculate the value of the current-limiting resistor required to limit the forward current to approximately 10mA .

Solution :

Using the formula above, the current-limiting resistor is :

This suggests that we will need a 320Ω resistor to limit the current to 10mA . But 320Ω is not a standard preferred value, so we will need to choose the next highest value, which is 330Ω .

Let’s recalculate the forward current for the 330Ω current-limiting resistor :

We got a new forward current value of 9.6mA which is fine .

تنتج معظم مصابيح LED ناتجًا واحدًا فقط من الضوء الملون . ومع ذلك ، تتوفر الآن المصابيح متعددة الألوان التي يمكن أن تنتج مجموعة من الألوان المختلفة من داخل جهاز واحد . هذه في الواقع العديد من المصابيح ملفقة في حزمة واحدة .

للوهلة الأولى ، تبدو مصابيح LED RGB (الأحمر والأخضر والأزرق) تمامًا مثل المصابيح العادية ، ومع ذلك ، يوجد داخل حزمة LED المعتادة ثلاثة مصابيح LED ، واحدة حمراء ، وواحدة خضراء ، ونعم ، زرقاء واحدة . من خلال التحكم في شدة كل من المصابيح الفردية ، يمكنك خلط أي لون تريده إلى حد كبير .

يحتوي RGB LED على أربعة دبابيس : واحد لكل لون ، ودبوس مشترك . بالنسبة للبعض ، فإن الشائع هو الأنود ، وفي البعض الآخر ، إنه الكاثود .

لمعرفة المزيد وطريقة الربط مع المتحكم اردوينو طالع المقال ” توليد ألوان مختلفة باستخدام RGB وجعل زاويا الغرفة أكثر جاذبية “

على عكس RGB LED ، تفتقر LED ثنائية اللون إلى LED أزرق داخل حزمة LED . عادة ، لا يوجد سوى اثنين من المصابيح ، واحدة حمراء وواحدة خضراء . من خلال التحكم في شدة كل من المصابيح الفردية ، يمكنك مزج ظلال الأحمر والأخضر فقط فقط .

يحتوي LED ثنائي اللون على ثلاثة دبابيس : واحد لكل لون ، ودبوس مشترك . على غرار LED RGB ، في بعض الأحيان ، يكون الشائع هو الأنود ، وفي البعض الآخر ، إنه الكاثود .

أنتهت !!!