LED - light emitting diode (ไดโอดเปล่งแสง)

ความเป็นมาของ LED -light emitting diode (ไดโอดเปร่งแสง)

LED ได้ถูกนํามาใช้ในแผงวงจรครั้งแรกเมื่อปี 1962 ซึ่งในตอนนั้น LED จะให้ความเข้มของแสงไม่มากนัก และมีเฉพาะ ความถี่ในช่วงแสง infrared ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า มักจะใช้กับอุปกรณ์ประเภทรีโมทคอนโทรลต่างๆ ต่อมา LED ถูกพัฒนาขึ้นมาเรื่อยๆจนสามารถเปล่งแสงได้ครอบคุมตั้งแต่ย่าน infrared แสงที่มองห็นไปจนถึงย่าน ultra violet หรือ UV ในปัจจุบัน LED ถูกพัฒนาจนมีความเข้มของแสงสูงมาก และสามารถให้แสงสีขาวได้ จนสามารถนํามาใช้แทนหลอดไฟส่องสว่างที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน

ลักษณะของตัว LED 

LED จะทำจากสารกึ่งตัวนำ P และ N โดยจะมี 2 ขาในการใช้งาน (ยกเว้นบางประเภท เช่น LED แบบให้สีสองสีในหลอดเดียวกันอาจจะมี 3 ขาได้) โดยขาของ LED จะมีชื่อเรียกดังนี้

ขา A หรือที่เรามักเรียกว่าขา อาโนท โดยขานี้จะต้องป้อนไฟบวก (+) ให้เท่านั้น

ขา K หรือที่เรามักเรียกว่า ขา แคโทด โดยขานี้จะต้องป้อนไฟลบ(-) ให้เท่านั้น

ที่ตัว LED แบบหลอดจะสังเกตว่าจะมีรอยบากอยู่ด้านหนึ่ง โดยทั่วไปตำแหน่งรอยบากนี้จะแสดงตำแหน่งขา K แต่ มันก็ไม่จำเป็นเสมอไปครับทางที่ดีเราควรตรวจสอบด้วยตัวเองจะดีกว่า ซึ่งจะอยู่ในหัวข้อด้างล่างๆครับ

แรงดันที่เราจะใช้ให้LEDเปล่งแสงได้จะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ? 3โวลต์ โดยอาจะขึ้นอยู่กับสีและคุณสมบัติเฉพาะตัวนั้นๆ โดยทั่วไปจะใช้ที่ 2.5 - 3 โวลต์ และ LED จะมีกระแสไหลผ่าน(กระแสไบอัสตรง)ได้ประมาณ 20 mA(มิลิแอมป์) 

หลักการทำงานของ LED

LED ย่อมาจากคำว่า Light Emitting Diode โดยการทํางานนั้นจะคล่ายๆกับการทํางานของ ไดโอด บางคนอ่าจจะเรียก LED ว่า ไดโอดเปล่งแสง ซึ่งประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N ประกบกันมีผิวข้างหนึ่งเรียบเป็นมันคล้ายกระจก เมื่อ LED ถูกไบแอสตรง จะทำให้อิเลคตรอนที่สารกึ่งตัวนำชนิด N มีพลังงานสูงขึ้นจนสามารถวิ่งข้ามรอยต่อไปรวมกับโฮลใน P การที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อ PN ทำให้เกิดกระแสไหล เป็นผลให้ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเปลี่ยนไปและคายพลังงานออกมาในรูปคลื่นแสง

สีของแสงที่เกิดจากรอยต่อจะขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่นำมาใช้ในการสร้าง LED ทั้งชนิดที่เป็นของเหลวและก๊าซ เช่น ใช้แกลเลียมฟอสไฟด์ (GALLIUM PHOSPHIDE,GaP) ทำให้เกิดแสงสีแดง ใช้แกลเลียมอาซีไนด์ ฟอสไฟด์ (GALLIUM ARSENIDE PHOSPHIDE,GaAsP) เกิดแสงสีเหลืองและเขียวการควบคุมปริมาณแสงสว่างจะควบคุมกระแสที่ไหลผ่านหลอด LED หากกระแสที่ไหลสูงมากไปจะทำให้หลอดมีความสว่างมาก แต่หากป้อนกระแสสูงมาไปจะทำให้บริเวณรอยต่อของสารกึ่งตัวนำเกิดความร้อนปริมาณมากจนทำให้โครงสร้างหลอดเสียหายไม่สามารถใช้งานได้

สัญลักษณ์ของ LED คือ

LED จะมีรูปร่างที่แตกต่างกันออกไปตามการนําไปใช้งาน

Hi Power LED

LED แบบทั่วๆไปจะเปล่งแสงโดยไม่มีความร้อนเกิดขึ้น หรือเกิดขึ้นน้อยมากจนเราสามรถใช้มือเปล่าสัมผัสได้ แต่ถ้าเป็น LED แบบ Hi Power LED หรือ LED กำลังสูง ซึ่ง LED ชนิดนี้จะให้แสงสว่างสูงมากๆ จะมีความร้อนเกิดขึ้นมากจึงต้องมีอุปกรณ์ที่ใช้ระบายความร้อน อย่าง ฮีทซิงค์ (Heat Sink) ส่วนใหญ่ทำมาจาก อลูมิเนียมซึ่งมีคุณสมบัติคือ หลอมขึ้นรูปได้ง่าย น้ำหนักเบา และพาความร้อนได้ดี

ข้อดีของ LED

• แสงจาก หลอดled มีอัตราการกระพริบที่สูงมาก (แทบจะไม่มีการกระพริบ) จึงออกมาเป็นธรรมชาติ สบายตา ถนอมสายตา เหมาะสำหรับงานแสงสว่างทั่วไป
• มีอายุการใช้งานนานกว่า ข้อมูลจากการทดสอบของผู้ผลิตหลอดยืนยัน ว่าการใช้งานอย่างถูกวิธีและเหมาะสม สามารถที่จะทำให้ หลอดLED มีอายุใช้งานได้ถึง 60,000 ชั่วโมง โดยความสว่างไม่ลดลง เมื่อเทียบกับหลอดไส้ ที่มีอายุการใช้งานเพียงแค่ 1,000 ชั่วโมง หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีอายุการใช้งานประมาณ 10,000 ชั่วโมง เท่านั้น ถือว่า หลอดled มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามาก
• หลอดLED ให้แสงในทิศทางตรง
• หลอดLED ทนต่อแรงกระแทก สั่นสะเทือน และทนการกัดกร่อนได้ดี
• ประหยัดพลังงาน
• หลอดLED ติดตั้งได้ในพื้นที่แคบและจำกัด และใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ติดไฟได้
• หลอดLED ไม่เป็นอันตราย ไม่มีสารปรอท หรือสารพิษ ในการบรรจุ ดังนั้นจึงไม่เป็นอันตรายทั้งต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
• หลอดLED มีการบำรุงรักษาต่ำ
• หลอดLED ใช้งานในที่เย็นจัดได้ หลอดไฟled สามารถใช้งานในที่เย็นจัดได้ถึง -40 C โดยไม่ต้องมีการอุ่นไส้ และยังสามารถที่จะเปิดติดได้ทันที
• หลอดLEDไม่มีรังสี UV

ข้อเสียของ LED

• ราคาหลอดไฟ led ค่อนข้างสูง
• ความไวต่ออุณหภูมิ ประสิทธิภาพ LED ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อมของสภาพแวดล้อมการทำงาน การที่เร่งอุณภูมิของแอลอีดี จะทำให้ลดอายุการใช้งาน และอาจจะทำให้เกิดความเสียหายได้ จึงจำเป็นต้องติดตั้ง Heat Sink ที่เหมาะกับการใช้งาน

อ้างอิง 

http://www.thaigoodview.com/node/119316

https://www.thitiblog.com/blog/6745