كل ما تحتاج لمعرفته حول المصابيح: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

الصمام الثنائي الباعث للضوء هو جهاز إلكتروني ينبعث منه الضوء عند مرور التيار عبره. المصابيح هي مكونات إلكترونية صغيرة وفعالة للغاية ومشرقة ورخيصة. يعتقد الناس أن مصابيح LED هي مجرد مكونات شائعة للانبعاث للضوء وتميل إلى التغاضي عن الحقائق والميزات المثيرة للاهتمام لمصابيح LED. في هذا الدليل ، سأعلمك "كل ما تحتاج لمعرفته حول مصابيح LED" والذي يتضمن تقييمات العمل والحالية والطاقة ، والبناء ، والأنواع ، وحاسبة المقاوم لمصابيح LED ، والاستخدامات ، والاختبار ، ودائرة LED البسيطة.

إليك رابط لتطبيق Android المجاني "LED Resistor Calculator": LED Resistor Calculator. يساعدك هذا التطبيق في حساب قيمة المقاوم المناسبة المطلوبة لمصباح LED.

تاريخ الصمام

كان الكابتن هنري جوزيف راوند من أوائل رواد الراديو وحصل على 117 براءة اختراع. كان أول من أبلغ عن ملاحظة التلألؤ الكهربائي من الصمام الثنائي ، مما أدى إلى اكتشاف الصمام الثنائي الباعث للضوء. لاحظ فلاديميروفيتش لوسيف انبعاث الضوء من تقاطعات نقطة التلامس الكربورندم. أثناء عمله كفني راديو ، لاحظ أن الثنائيات البلورية المستخدمة في مستقبلات الراديو تنبعث منها الضوء عند مرور التيار من خلالها. في عام 1927 ، نشر لوسيف تفاصيل في مجلة روسية عن عمله على الثنائيات الباعثة للضوء. بعد ذلك بعامين ، اخترع نيك هولونياك الابن أول طيف مرئي (أحمر) LED في عام 1962 أثناء عمله كعالم استشاري في مختبر شركة جنرال إلكتريك في سيراكيوز ، نيويورك.

قائمة الاجزاء:

• مصابيح LED ملونة متنوعة - AliExpress
• مصابيح RGB LED - AliExpress
• المصابيح بالأشعة تحت الحمراء - AliExpress

الخطوة 1: التكوين والعمل

صورة:

1. دريميلينج LED.
2. منظر علوي لأقطاب LED. (أكبر - الكاثود ، أصغر - الأنود).
3. المقربة من الأنود والكاثود لمصباح LED. (LED شرائح إلى النصف).
4. إزالة القطب الموجب والكاثود لمصابيح LED من الغلاف البلاستيكي.

تكوين

تتكون مصابيح LED الأكثر شيوعًا من الغاليوم (Ga) والزرنيخ (As) والفوسفور (P). المصابيح الحديثة ليست مجرد أنواع من GaAsP - فالمشروبات شبه الموصلة الأخرى كثيرة! تستخدم أشباه الموصلات هذه أيضًا في العديد من المكونات الإلكترونية الأخرى.

عمل

الصمام هو الصمام الثنائي P-N Junction الذي ينبعث منه الضوء. عندما يكون LED في اتجاه أمامي ، فإنه يصدر ضوءًا بدلاً من الحرارة الناتجة عن الصمام الثنائي العادي. عندما يكون تقاطع PN في انحياز أمامي ، في حالة وجود LED ، تتحد بعض الثقوب مع إلكترونات N- المنطقة وبعض الإلكترونات من N تتحد مع ثقب من المنطقة P. كل إعادة تركيب تشع الضوء أو الفوتونات.

تتمتع مصابيح LED بقطبية وبالتالي فهي لا تعمل إذا كانت متصلة بتحيز عكسي. أسهل طريقة للتحقق من قطبية LED الشائعة هي الإمساك بمصباح LED بالقرب من عينك. سترى أن هناك قطبين كهربائيين. الأكثر سمكا هو الكاثود (-). ينبعث الضوء من الكاثود. القطب الأرق هو الأنود (+). [على الرغم من أن طريقة فحص القطبية هذه لن تعمل مع بعض مصابيح LED مثل مصابيح LED عالية الكفاءة ، وما إلى ذلك حيث يكون العكس هو الصحيح]. بشكل عام ، يتم تصنيع مصابيح LED بحيث يختلف طول خيوط الكاثود والأنود. نظرًا لتصنيع مصابيح LED هذه باستخدام الرصاص الأنود (+) أطول من الرصاص الكاثود (-). هذا أيضًا يجعل من السهل تحديد القطبية. ملاحظة: يحتفظ بعض المصنِّعين بكلا القطبين بنفس الطول. من أجل اختبار القطبية ، ستحتاج إلى استخدام مقياس متعدد.

الخطوة 2: التصنيفات الحالية والسلطة ، قانون هايتس

الصورة: رمز LED

قد تعمل مصابيح LED الشائعة تحت الحمراء إلى 1.5 فولت تقريبًا ولكن حاجة Red LED الشائعة ~ 1.8 فولت ، وحاجة LED الخضراء المشتركة ~ 2 فولت ومصابيح LED الزرقاء والبيضاء المشتركة (والتي تكون بالطبع زرقاء مع طلاء الفوسفور) تحتاج إلى 3 فولت جيد.

لا تحتوي مصابيح LED على "تصنيف جهد" ؛ هم يحركها التيار. يتناسب السطوع تقريبًا مع التيار ، ولا يتناسب طرديًا مع الجهد. في أي تيار معين ، سيكون لديهم جهد أمامي ، لكن هذا ثانوي بالنسبة للتيار ، وهو العامل الرئيسي الذي يجب التحكم فيه.

التقييمات الحالية

التصنيفات الحالية لمصابيح LED متشابهة أيضًا تقييمات الجهد. تتمتع مصابيح LED عمومًا بتصنيف حالي قياسي. تتطلب معظم مصابيح LED حوالي 5-25 مللي أمبير. يعتمد التيار المطلوب بواسطة LED أحيانًا على لون LED. إذا قمت بتزويد التيار الزائد ، فسوف يحترق مؤشر LED ويتلف. من ناحية أخرى ، إذا قمت بتزويد تيار منخفض جدًا ، فلن ينتج LED أقصى إنتاج له. يمكن لمصابيح LED الحديثة ذات اللون الأحمر / الأخضر أن تعطي ناتجًا مقبولًا (لاستخدام الحالة وما إلى ذلك) على أقل من 1 مللي أمبير

تصنيفات القوة

يمكن أن يكون لمصباح LED تصنيفات طاقة مختلفة اعتمادًا على النوع والبناء والتقييمات الحالية وما إلى ذلك. تأتي مصابيح LED أيضًا في حزم "LED عالية الطاقة". مصابيح LED أقل فاعلية من المصابيح التقليدية مثل المصابيح الفلورية المتضامة والمصابيح المتوهجة.

قانون هايتس

تنص على أنه في كل عقد ، تنخفض تكلفة كل لومن (وحدة الضوء المفيد المنبعث) بمعامل 10 ، وتزداد كمية الضوء المتولد لكل حزمة LED بمعامل 20 ، لطول موجي معين (لون) من الضوء. يعتبر نظير LED لقانون مور ، الذي ينص على أن عدد الترانزستورات في دائرة متكاملة معينة يتضاعف كل 18 إلى 24 شهرًا. يعتمد كلا القانونين على تحسين عملية إنتاج أجهزة أشباه الموصلات.

الخطوة 3: بناء

صورة:

1. LED الأساسي.
2. قبة LED.
3. SMD LED (كبير).
4. SMD LED (صغير).
5. شاشة LED مستخدمة في شاشة 7-Segment.

يتم إنتاج مصابيح LED في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام. غالبًا ما يكون لون العدسة البلاستيكية هو نفس اللون الفعلي للضوء المنبعث ، ولكن ليس دائمًا. على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم البلاستيك الأرجواني لمصابيح LED التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، وتحتوي معظم الأجهزة الزرقاء على أغطية عديمة اللون. توجد مصابيح LED الحديثة عالية الطاقة مثل تلك المستخدمة للإضاءة والإضاءة الخلفية بشكل عام في حزم الأجهزة المثبتة على السطح (SMD). تحتوي بعض مصابيح LED على عدسات بلاستيكية منتشرة.

LED الأساسي

يعد LED الأساسي أحد أكثر مصابيح LED استخدامًا. نظرًا لشعبيتها أيضًا ، فإن سعرها أرخص نسبيًا مقارنةً بمصابيح LED الأخرى. تبدو بسيطة للغاية والتصميم بسيط للغاية.

قبة LED

هذا نوع من مصابيح LED على شكل "قبة". تم تصميم هذا الشكل لزيادة المساحة التي ينتقل إليها الضوء. بعبارة أخرى ، تكون زاوية انبعاث الضوء من مؤشر LED أكبر من زاوية انبعاث الضوء من مؤشر LED الأساسي. يتم التحكم في هذا بشكل عام من خلال مدى وضع باعث الضوء من القبة. تمنحك أوراق المواصفات دائمًا "زاوية نصف طاقة" (الزاوية خارج المحور التي لا ترى عندها سوى نصف السطوع). إذا كنت تريد زاوية انبعاث أوسع بكثير ، فيمكنك قطع القبة باستخدام أداة dremel. إذا كنت مهتمًا ، فيمكنك بعد ذلك تقديم النهاية أو تلميعها ، لكن هذا ليس ضروريًا. كلما اقتربت من جهاز الانبعاث ، زادت الزاوية التي ستحصل عليها. لكن احرص على عدم القطع قريبًا جدًا نظرًا لوجود سلك صغير بالداخل لا يمكن رؤيته بالعين عادةً. على الرغم من أن هذا النوع من LED أغلى قليلاً من المصباح الأساسي.

SMD LED

هذا النوع من LED صغير الحجم بشكل عام. SMD يعني جهاز مثبت على السطح. وكما يوحي اسمه ، فإن هذا الصمام ملحوم على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور على عكس المكونات التقليدية "الثقب". يتم لحام مصابيح LED هذه بشكل عام بواسطة الآلات (روبوتات اللحام الدقيقة) ومن الصعب للغاية لحامها يدويًا (على الرغم من أنه ليس من المستحيل لحام SMD LED يدويًا). من أجل لحام SMD LED يدويًا ، فأنت تحتاج فقط إلى مكواة لحام رفيعة ، وبعض اللحام الرقيق ، وضوء ساطع ، وربما مكبر وبعض مهارات اللحام الجيدة والدقيقة.

شاشة LED

يستخدم هذا النوع من LED بشكل أساسي في شاشات العرض حيث أن شكله مسطح.

الخطوة 4: الأنواع

صورة:

1. قبة LED.
2. ليد الأشعة تحت الحمراء.
3. 7 شريحة العرض LED
4. ثلاثي الألوان LED (تغيير لون LED).

لون LED

تُستخدم مصابيح LED الملونة والأبيض بشكل أساسي في المؤشرات والمصابيح ومعدات الإضاءة وما إلى ذلك ، فهي واحدة من أكثر مصابيح LED شيوعًا

تغيير لون LED (ثلاثي / ثنائي اللون LED)

في هذا النوع من LED ، يتغير اللون المنبعث من LED خلال فترة زمنية محددة. يتم تضمين دائرة متكاملة صغيرة (IC) في هذا LED للتحكم في التأخير الزمني بين نقل الألوان المختلفة. لا تغير مصابيح LED ثلاثية / ثنائية اللون اللون ، فهي في الواقع مصباحان منفصلان (غالبًا ما يكون أحمر وأخضر) في حزمة واحدة. تقوم بإدارة أحدهما أو الآخر لإنتاج لونين وكلاهما لعمل لون ثالث.

LED الأشعة تحت الحمراء (IR)

يشع هذا النوع من أشعة LED بالأشعة تحت الحمراء للضوء. هذه الأشعة تحت الحمراء لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية. يعمل هذا النوع من LED بشكل عام على تردد إرسال يبلغ 38 كيلو هرتز ، حيث يعدل المصمم مؤشر LED كطريقة لجهاز الاستقبال لتمييزه عن مصادر الأشعة تحت الحمراء الأخرى. يتم أيضًا تعديل مصابيح LED عند ترددات منخفضة جدًا لإظهار مؤشر LED وامض ، وغالبًا ما يتم تعديلها عند ترددات عالية نسبيًا مع دورة عمل متغيرة للتحكم بفعالية في سطوعها. ثم يتم تعديل بعضها عند ترددات أعلى بكثير لإرسال البيانات (كما هو مستخدم في الألياف الضوئية على سبيل المثال). تستخدم بشكل رئيسي في أجهزة الاتصالات ذات التحكم عن بعد وصغيرة المدى. يمكنك اختبار IR LED من خلال مشاهدته أسفل الكاميرا بينما يتم تطبيق التيار عبر مؤشر LED. بمعنى آخر ، يمكن للكاميرات اكتشاف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من مؤشر LED. يمكن للكاميرات التي لا تحتوي على مرشح كتلة الأشعة تحت الحمراء أن ترى بالقرب من الأشعة تحت الحمراء بشكل جيد (وتميل إلى أن تكون كاميرات رخيصة وخاصة كاميرات المراقبة). ولكن تجدر الإشارة إلى أنه حتى بعض كاميرات الهواتف المحمولة لا ترى IR LED جيدًا على الإطلاق بسبب مرشح كتلة الأشعة تحت الحمراء.

7 شريحة العرض LED

شاشة LED ذات 7 مقاطع هي عبارة عن LED تتكون من 7 شاشات LED متصلة على شكل 8. يتم استخدامها في الآلات الحاسبة ، والشاشات ، وما إلى ذلك. كما يتم استخدام مؤشر LED مشابه لهذا لعرض الحروف الأبجدية.

LED للأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية LED تنبعث منها أشعة فوق بنفسجية من الضوء. هذه الأشعة لها تطبيقات مختلفة مثل التعقيم وتنقية المياه وما إلى ذلك.

الخطوة 5: حاسبة المقاوم لمصابيح LED

الصور:

1. مقاومات مختلفة و LED.
2. شعار تطبيق حاسبة المقاومة LED.

لذا فإن السؤال الأكثر شيوعًا حول مصابيح LED هو المقاوم المناسب للاستخدام مع. السبب في استخدام المقاوم مع LED هو حمايتهم من التيار الزائد الذي يمكن أن يحرق ويتلف الصمام. لكن اختيار الصمام المناسب ليس بهذه البساطة. لماذا ا؟ حسنًا ، إذا اخترت مقاومة عالية جدًا ، فلن ينبعث الضوء الأقصى من LED. وإذا كانت لديك مقاومة منخفضة ، فهناك فرص لتلف مؤشر LED.

لذلك تم اختراع صيغة بسيطة:

المقاومة = (جهد المصدر - جهد LED) / (تيار LED / 1000)

* ضع في اعتبارك أن تيار LED بالمللي أمبير (مللي أمبير)

من أجل جعل هذا الحساب أسهل ، يمكنك استخدام حاسبة مقاومة LED لتطبيق Android المجاني. إنه تطبيق مصمم خصيصًا لهذا Instructable. ستتم إضافة ميزات أخرى والمزيد من الوظائف والآلات الحاسبة المتعلقة بالإلكترونيات إلى هذا التطبيق. تم تطوير التطبيق بواسطة BluBot Technologies. يمكنك التحقق من Instructables الخاصة به والاتصال به من خلال OrangeboardNathan Neal Dmello. كما أنه يقوم بالعديد من المشاريع الأخرى في تطوير التطبيقات والمواقع وبرامج الكمبيوتر وما إلى ذلك. يمكنك الاتصال به من خلال موقعه على الويب.

الخطوة 6: الاستخدامات

صورة:

1. جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون بدون الضغط على الزر.
2. جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون مع الضغط على الزر واكتشاف فلاش LED بالأشعة تحت الحمراء.
3. قطاع قبة LED من مصباح يدوي للطوارئ.
4. فلاش LED لكاميرا الهاتف الذكي.
5. مؤشرات طاقة LED لجهاز كمبيوتر محمول.

تستخدم مصابيح LED في كل مكان. من فلاش هاتفك ، إلى نظام موسيقى سياراتك ، إلى أضواء حديقتك ، إلى شاشة تلفزيونك. في الأساس ، أعطتها طبيعتها التكيفية وكفاءتها مكانًا في معظم الأدوات الإلكترونية.

بعض الاستخدامات الأكثر شهرة هي:

1. إضاءة.
2. يعرض.
3. المؤشرات.
4. الأضواء والأشياء الزخرفية.
5. جهاز التحكم.
6. تعقيم.
7. تنقية المياه.
8. طب الأسنان والتطبيقات الطبية الأخرى.

الخطوة 7: الاختبار والدائرة

صورة:

1. يستخدم المتر المتعدد لاختبار LED.
2. دائرة بسيطة باستخدام LED.

اختبارات

يعد اختبار سريع كلاسيكي للون والسطوع والقطبية مجرد خلية عملة ليثيوم 3 فولت (مثل CR2032). لا تلمس سوى مصابيح LED ذات الجهد المنخفض لهذا لفترة وجيزة بالطبع ، أو قد ترتفع درجة حرارتها!

يمكن اختبار بعض مصابيح LED من أجل التحقق مما إذا كانت تعمل بشكل صحيح باستخدام مقياس متعدد واتباع الخطوات التالية:

1. اضبط قرص المقياس المتعدد على وظيفة "Continiuity".
2. الآن قم بتوصيل الأنود (+) من LED بالمسبار الأحمر / الموجب / (+) للمقياس المتعدد وتوصيل الكاثود (-) من LED بالمسبار الأسود / السلبي / (-) للمقياس المتعدد.
3. إذا كان مؤشر LED يعمل ، فسيبدأ جهاز القياس المتعدد في إصدار صوت "صفير". وستظهر قيمة على شاشة جهاز القياس المتعدد. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يضيء المصباح.

* عادةً لا يعمل اختبار LED باستخدام وظيفة الاستمرارية لمقياس متعدد لأن معظم أجهزة القياس المتعددة تطبق جهدًا منخفضًا فقط ، أقل من 1 فولت ، لاختبارات المقاومة والاستمرارية. إذا حدث ذلك ، فلن يصدر جهاز القياس المتعدد صوتًا مستمرًا ؛ قد يصدر صوتًا قصيرًا واحدًا. تحتوي العديد من أجهزة القياس المتعددة على وظيفة اختبار الصمام الثنائي ، والتي يُشار إليها برمز الصمام الثنائي ، والذي ينطبق حتى 2 فولت عبر الصمام الثنائي. سيخبرك هذا بشكل موثوق بقطبية العديد من مصابيح LED ولكن ليس بالضرورة المصابيح الزرقاء والبيضاء ذات الفولتية الأمامية العالية.

يمكنك أيضًا اختبار مؤشر LED وأي مكون آخر بمساعدة هذه الدائرة: - اختبار مكونات المستشعر الإلكتروني

دائرة كهربائية

هذه واحدة من أكثر الدوائر الأساسية وتنوعًا التي يمكنك العثور عليها والتي تستخدم مؤشر LED فيها. السبب في أنها دائرة رائعة للبدء بها هو أنه يمكنها أيضًا التحقق من عمل أي مكونات إلكترونية أو أجهزة استشعار إلكترونية أخرى. يمكنك أيضًا الاطلاع على برنامج تعليمي مفصل سيساعدك على إنشاء هذه الدائرة: اختبار مكونات المستشعر الإلكتروني

الوصيف في مسابقة Tech

الجائزة الثانية في برنامج Teach It! مسابقة برعاية Dremel