Đang tải... (xem toàn văn)
Led (Light Emitter Diode) là một mối nối bán dẫn PN, khi bị kích thích bởi dòng điện thì nó phát ra sáng. Như vậy có thể xem Led là một linh kiện chuyển đổi trực tiếp điện năng ra quang năng, không như bóng đèn tìm phải chuyển điện năng ra dạng nhiệt, cho đốt nóng một sợi kim loại trong môi trường khan khí oxy và chờ khi sợi kim loại nóng lên mới phát ra sáng. Từ đó, chúng ta thấy Led có các đặc tính sau: * Có hiệu suất rất cao, vì nó chuyển thẳng điện năng ra quang năng. * Có quán tính nhỏ, nghĩa là tắt là tắt ngay và cho sáng là sáng ngay, nhấp nháy nhịp rất nhanh. * Có thể làm việc ở mức volt DC thấp và dòng nhỏ, chỉ vài Volt và vài mA. * Kích thước của điểm sáng có thể làm rất nhỏ, lại có nhiều màu. * ...và điều không kém quan trọng nữa là giá tiền rất rẽ, lại rất bền, nên trở thành rất phổ biến. Với những đặc tính như vậy, Led ngày càng có nhiều ứng dụng rất đặc sắc. Có thể dùng Led làm bảng đèn chữ và hình, có thể dùng Led làm màn hình rộng để hiện hình ảnh, có thể dùng Led để chiếu sáng, dùng Led chỉ thị, dùng Led tạo hình 2D, 3D, 4D.... Tôi nghĩ không ai làm n
Led (Light Emitter Diode) là một mối nối bán dẫn PN, khi bị kích thích bởi dòng điện thì nó phát ra sáng. Như vậy có thể xem Led là một linh kiện chuyển đổi trực tiếp điện năng ra quang năng, không như bóng đèn tìm phải chuyển điện năng ra dạng nhiệt, cho đốt nóng một sợi kim loại trong môi trường khan khí oxy và chờ khi sợi kim loại nóng lên mới phát ra sáng. Từ đó, chúng ta thấy Led có các đặc tính sau: * Có hiệu suất rất cao, vì nó chuyển thẳng điện năng ra quang năng. * Có quán tính nhỏ, nghĩa là tắt là tắt ngay và cho sáng là sáng ngay, nhấp nháy nhịp rất nhanh. * Có thể làm việc ở mức volt DC thấp và dòng nhỏ, chỉ vài Volt và vài mA. * Kích thước của điểm sáng có thể làm rất nhỏ, lại có nhiều màu. * và điều không kém quan trọng nữa là giá tiền rất rẽ, lại rất bền, nên trở thành rất phổ biến. Với những đặc tính như vậy, Led ngày càng có nhiều ứng dụng rất đặc sắc. Có thể dùng Led làm bảng đèn chữ và hình, có thể dùng Led làm màn hình rộng để hiện hình ảnh, có thể dùng Led để chiếu sáng, dùng Led chỉ thị, dùng Led tạo hình 2D, 3D, 4D Tôi nghĩ không ai làm nghề điện tử mà không hiểu rõ về Led, nó là một đề tài nhập môn của ngành điện tử học, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu các cách dùng Led để phục vụ cho cuộc sống hiện thực. Vài hình ảnh cho thấy cấu tạo của Led và các cách dùng Led: Hình vẽ cho thấy Led được cấu tạo từ một mối nối bán dẫn PN, khi chất bán dẫn Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chân bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dư ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chân bán dẫn loại N. Chất bản dẫn loại P tạo điều kiện dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử. Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa trị mà trong kết nối tinh thể chỉ cần có 4 ). Khi mối nối PN được cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, một dòng điện kích thích khi chảy qua mối nối bán dẫn PN sẽ tạo các dao động của các điện tử (Bạn xem hình) và các dao động này sẽ phát ra sóng điện từ trường đó chính là các tia sáng. Tóm lại Led có 2 chân, gọi là chân âm cực hay Cathode ( do chân này cho nối vào cực âm của pin) và chân dương cực hay Anode (do chân này cho nối vào cực dương của pin), khi chúng ta cho dòng điện chảy qua một Led nó sẽ phát ra chùm tia sáng, và để có điềm sáng đủ mạch, chúng ta dùng vật liệu nhựa trong suốt làm kính hội tụ (Bạn xem hình cấu tạo của Led). Hình chụp trên đây cho Bạn thấy các Led màu có nhiều kích cở, các Led này thường là các điểm sáng nhỏ thường dùng làm các Led chỉ thị. Như: * Chỉ thị mức âm lượng mạnh yếu, người ta tạo ra các vạch sáng bằng Led hình dẹp. * Chỉ thị 3 tranh thái của máy: Đỏ - Xanh - Vàng, người ta dùng Led đôi ra 3 chân. * Chỉ thị máy có mở nguồn hay tắt, người ta dùng Led tròn đỏ, trắng Dĩ nhiên, mỗi Led được xem là một điểm sáng, mà Ban biết hình ảnh chữ sổ đều có thể tạo ra từ các điểm sáng nhỏ này, do đó Bạn có thể dùng nhiều Led để ghép theo hình và theo chữ, theo số, như vậy Bạn đã có một bảng đèn hay một vật thể phát sáng nhiều màu, lung linh nhấp nháy trông rất đẹp mắt. Ngày nay người ta muốn dùng Led làm nguồn chiếu sáng mạnh để thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển, vì Led có hiệu suất rất cao, an toàn, tuổi thọ dài, ít hao điện và rất dễ dùng. Hình trên đây cho thấy hình dạng của các Led công suất lớn, hiện nó đã là nguồn sáng lạnh rất mạnh và trong một tương lai gần thôi nó sẽ thay thế các đèn chiếu sáng nóng như loại đèn sợi nung, loạiđèn chiếu sáng ồn, gây nhiều nhiễu, như đèn ống huỳnh quang. Do Led có quán tính nhỏ, nghĩa là nó có thể nhấp nháy với nhịp nhanh, nói cho dễ hiểu, là nó tắt nhanh và sáng nhanh, không như loại đèn sợi nung có quán tính nhiệt quá chậm. Với Led người ta có thể dùng làm loại đèn số theo mã 7 đoạn, dùng loại đèn này để làm các mạch đếm rất tiện (Bạn xem hình, một khối đèn số 7 đoạn có thể cho hiện ra các số thập lục phân). Nhiều Bạn trẻ thích "ngông", dùng Led tạo hình rồi dùng transistor điều khiển cho các hình nhấp nháy, tạo ra các hình đèn động rất ngộ nghĩnh, như hình đứa trẻ, hình người đạp xe Còn hình gì nữa, tôi nghĩ chắc Bạn sẽ tự nghĩ ra thôi. Người ta còn dùng Led để tạo ra hình khối 3D và dùng mạch điện tử làm cho các Led này sáng nhấp nháy rất sinh động. Dùng Led làm đèn giao thông Trước mắt cho dùng nhiều Led siêu sáng ghép lại để làm đèn chiếu sáng mạnh, thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển (sắp vào viện bảo tàng). Một chút tính toán để biết cách dùng Led. Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra một mạch điện rồi thì phải biết: * Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền * Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in. * và phải biết ráp mạch * và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tế cho bản thân. Ở đây tôi trình bày các mạch điện kinh điển dùng Led và một số tính toán có liên quan (để việc tính toán nhanh và dễ làm tôi dùng phần mềm PSpice của OrCAD). Do có ý là chỉ dùng các linh kiện dễ tìm, tôi chọn kiểu mạch điều khiển kích sáng chủ yếu dùng transistor và chỉ dùng thêm một vài loại ic logic thông dụng. Trước hết là vấn đề kiểm tra các Led mà Bạn có: Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led Bạn nhớ các điểm sau: (1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòng ngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật và thường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo). (2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo), nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cực dương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ. [...]... qua Led quá lớn, Led sẽ bị cháy và hư tức khắc (nếu không tin, Bạn có thể làm thử để lấy kinh nghiệm) Thực hành 2: Khảo sát các Led mắc nối tiếp Chúng ta tạo ra 4 nhánh với số Led tăng dần, và dùng PSpice để tìm kết quả về dòng và áp trên mạch, chúng ta nhận thấy: * Điện áp của các Led được cho cộng vào nhau * Do điện trở hạn dòng không thay đổi trị số, nên dòng ở các nhành có nhiều Led sẽ giảm * Dòng... qua nhánh 2 Led là 4.87mA, và dòng tồng cộng là 9.74mA Nhánh 3 Led không có dòng * Các nhánh có Led cùng loại, có số Led bằng nhau mắc song song thì có dòng làm sáng Led * Nhánh có số Led nhiều hơn, như nhánh 3 Led, nó cần mức áp cao hơn mức ghim áp của nó, do đó nhánh này thiếu áp và sẽ không được cấp dòng, nên các Led không sáng Tóm lại, Bạn cần nhớ chỉ dùng cùng loại Led cho mắc nối tiếp và rồi mắc... của Led và đọc trên vạch chia LI, Bạn biết cường độ dòng điện đang chảy qua Led Đảo chiều 2 dây đo Led sẽ không sáng, vì nó bị phân cực ngược, khi mối nối bán dẫn PN bị phân cực ngược nó sẽ không cho dòng chảy qua Tóm tắt cách đo Led bằng hình động sau: Bạn thấy gì: Khi dây đen đặt trên chân cathode của led và dây đỏ trên anode thì Led sáng (vì Led được cho phân cực thuận) và khi đảo dây lại thì Led. .. dùng Led Thực hành 1: Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R (Xem sơ đồ mạch thực hành 1) Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điện trở và nguồn điện năng của pin Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi là điện trở định dòng làm việc cho Led Các Led chiếu sáng thường có mức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dòng... sin Trước hết Bạn hãy gắn vào các tụ liên lạc và dùng một nguồn tín hiệu dạng sin đặt tín hiệu qua tụ liên lạc C2 vào chân B, dùng tụ liên lạc C1 dẫn tín hiệu ra tải, với điện trở R3 (50K) Và trình PSpice cho chúng ta kết quả phân tích như hình sau: Kết quả tín hiệu ngả vào và ngả ra đều có dạng Sin, biên độ tín hiệu ngả ra lớn hơn ngả vào, chúng ta có độ lợi và tín hiệu ngả vào ngả ra có tính đảo pha... với Led có tính ghim áp là 1.18V và trong mạch dùng điện trở hạn dòng R1 là 1K thì dòng chảy qua led sẽ là 10.82mA, lúc này công suất tiệu thụ trên Led là 12.76mW, rất nhỏ so với công suất làm nóng điện trở R1 là 117.1mW Vậy nếu muốn giảm dòng chảy qua Led Bạn cho tăng trị của điện trở R1 Điều tối kỵ: Không bao giờ, không bao giờ cho Led nối thẳng vào nguồn pin, không có điện trở hạn dòng, dòng qua Led. .. dòng qua các nhánh cộng lại Vậy khi mắc nhiều Led nối tiếp chúng ta phải nhớ điều chỉnh lại trị của điện trở hạn dòng để dòng qua Led đủ lớn để cho Led sáng mạnh (dòng làm việc của các Led chiếu sáng thường lấy trong khoảng từ 5mA đến 10mA là đủ) Thực hành 3: Khảo sát các Led vừa mắc nối tiếp vừa mắc song song Bạn mô tả mạch điện muốn ráp trong trình PSpice, và kết quả phân tích của PSpice cho chúng ta... lại thì Led tắt (vì Led bị phân cực nghịch) Lúc đo theo phân cực thuận, Bạn hãy nhìn kim dừng trên vạch chia LV sẽ biết mức ghim áp của Led Các Led chiếu sáng thông thường thường có mức ghim áp khoảng 2V, với loại Led siêu sáng có mức ghim áp khoảng 3V Ghi nhận: Với các VOM kế có lỗ cắm dùng đo hệ số khuếch đại dòng của các transistor, Bạn có thể cắm Led vào các lỗi này để kiểm tra Led, làm như vậy sẽ... Quá trình nạp điện và quá trình xả điện * Khi S1 đóng và S2 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình cho nạp điện, dòng điện tích từ nguồn pin cho bơm vào tụ, dòng chảy qua điện trở R1 và mức volt trên tụ tăng dần lên cho đến lúc đầy, tụ đầy được hiểu là mức áp trên tụ đã lên rất gần bằng 12V của nguồn * Khi S2 đóng và S1 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình xả điện, dòng điện sẽ chảy qua điện trở R2 và mức áp trên tụ... áp và sẽ không được cấp dòng, nên các Led không sáng Tóm lại, Bạn cần nhớ chỉ dùng cùng loại Led cho mắc nối tiếp và rồi mắc song song, số Led trên các nhánh phải bằng nhau, lúc đó các nhánh này mới có dòng và Led sẽ sáng Thực hành 4: Hãy làm quen với tụ điện và mạch RC Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điện Bạn phải biết: * Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday, thường