الدايود أو الصمام الثنائي الباعث للضوء LED ما هو وكيف يعمل ؟ اكتب تعليقُا

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 .

LED-Symbol

البناء الداخلي للصمام المشع للضوء

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

LED-Construction

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 .

Types-of-LEDs

طريقة عمل الصمام الثنائي الباعث للضوء LED

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 .

LED-Working

لون الصمام الثنائي الباعث للضوء LED

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 .

Untitled

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 .

جهد وتيار الصمام الثنائي الباعث للضوء LED

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 .

LED-Color-Versus-Forward-Voltage-Graph

Unless otherwise specified, you should consider a nominal drop of 2V and forward current 20mA.

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 .

المقاومة المحددة لسحب التيار في دائرة الصمام الثنائي الباعث للضوء LED

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 :

Basic-LED-Circuit

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 :

مثال أساسي في الثنائي الباعث للضوء LED :

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 .

الثنائي الباعث للضوء LED متعددة الألوان :

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 .

RGB LEDs

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 .

A-Common-Cathode-RGB-LED

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

Bi-Color LEDs

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 .

A-Common-Cathode-Bicolor-LED

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 !!!

اترك تعليقاً



لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *