LED ชื่อนี้คุ้นเคยกันดีในกลุ่มนักอิเล็กทรอนิกส์ แต่ในกลุ่มของนักประดิษฐ์ที่ไม่เคยแวะเวียนไปเที่ยวเล่นตามบ้านหม้อ หรือไม่เคยแม้แต่นำขาของ LED ไปสัมผัสกับขั้วถ่านเพราะมัวแต่คิดว่าตัวเองไม่ใช่นักอิเล็กทรอนิกส์บ้างล่ะ ไม่มีความรู้เรื่องนี้บ้างล่ะ
บางคนเลยเถิดไปถึงกลัวไฟดูด ไม่ต้องเป็นกังวลไปครับ เรามาลองทำความรู้จัก LED ไปพร้อมกันว่ามันคืออะไรกันแน่ แล้วใครบ้างที่จำเป็นต้องใช้มัน
LED คืออะไร
LED (Light Emitting Diode) คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตะกูลไดโอด แต่ไม่ได้มีหน้าที่ในการจัดเรียงกระแสไฟฟ้า แต่มันมีหน้าที่หลักคือส่ิองสว่าง โดยทั่วไป LED มีขาใช้งาน 2 ขา ได้แก่ขา แอโนด (A) และ แคโทด (K) ดังรูปที่ 1 การแสดงขาของ LED
รูปที่ 1 แสดงการจัดวางขา LED
หากต้องการให้มันส่องสว่างเจิดจ้าท้าอารมณ์ก็เพียงแค่ต่อไฟเลี้ยงให้มัน โดยขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟต่อที่ขาแอโนดของ LED (ต่อไปจะเรียกว่าขา A) และขั้วลบต่อที่ขาแคโทด (ต่อไปจะเรียกว่าขา K) ดังรูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐาน
รูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐานของ LED
การนำไปใช้งาน
ด้วยความสวยงามของแสงที่มีให้เลือกมากมายหลายสีและหลากรูปทรง จึงทำให้ LED ถูกนำไปใช้ในทุกวงการ เช่นใช้ทำไฟฉาย, แสดงสถานะการทำงาน และแม้กระทั่งสร้างงานศิลปะจาก LED
แต่เนื่องจากความหลากสีของ LED ทำให้ต้องใช้ส่วนผสมหรือสารกึ่งตัวนำที่ทำให้เกิดแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ที่ส่งผลให้เรามองเห็นเป็นสีนั้นสีนี้นั่งเอง ดังนั้นเรามาดูความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ ดังตารางที 1
ตารางที่ 1 แสดงระดับแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ
จากตารางที่ 1 คงเห็นกันแล้วนะครับว่า LED แต่ละสีนั้นมีความต้องการแรงดันตกคร่อมที่แตกต่างกัน ดังนั้นการนำไปใช้งานจึงมีความจำเป็นต้องต่อตัวต้านทาน (R) อนุกรมกับ LED หรือการต่อคั่นระหว่าง ขั้วบวกของแบตเตอรี่กับขา A ของ LED ดังรูปที่ 3 เพื่อจำกัดกระแสไม่ให้ LED พัง ดังสูตรคำนวณง่ายๆ ดังนี้
R (ค่าตัวต้านทานที่ต้องการ) หาได้จาก
รูปที่ 3 การต่อตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแส
มาถึงตรงนี้หลายคนกำลังงงกับสูตรและเกิดความสงสัยขึ้นว่าแล้วกระแสที่ต้องเอามาหารจะเอามาจากไหน ก็ขออธิบายอย่างนี้ครับ ว่า โดยปกติหากเป็น LED แบบธรรมดาจะต้องการกระแสประมาณ 10 มิลลิแอมป์ แต่หากเป็นประเภทความสว่างสูง อย่างซูเปอร์ไบรต์ส่วนมากจะต้องกา่รกระแสที่ 20 ถึง 30 มิลลิแอมป์ (โดยค่ากระแสนี้ได้มาจากคุณสมบัติของ LED แต่ละผู้ผลิต) ก็อย่าลืมคำนึงถึงชนิด LED ที่เราใช้เป็นสำคัญนะครับ
ตัวอย่างการคำนวณ
การต่อ LED หนึ่งดวง
หากต้องการนำ LED สีน้ำเงินหนึ่งดวง ต่อกับไฟเลี้ยง 12 โวลต์ ดังนั้นจะสามารถแทนค่าจากสูตรได้ดังนี้
12V – 2.5V = 9.5V
จากนั้นนำไปหารกับกระแสคือ 20 มิลลิแอมป์ โดยแปลงให้เป็นหน่วยแอมป์ ด้วยการหาร1,000 ได้เท่ากับ 0.02 แอมป์ คือ
9.5 / 0.02 = 475
ค่าตัวต้านทานที่ต้องการคือ 475 โอห์ม
แต่เนื่องจากค่า 475 โอห์ม ไม่มีจำหน่ายจริง จึงสามารถเลือกค่าใกล้เคียงได้เช่น 470 หรือ 510 โอห์ม
อย่างไรก็ตามหากต่อแล้ว LED สว่างมากเกินไป ก็ควรเพิ่มค่าตัวต้านทานขึ้นได้ หรือหาก LED หรี่เกินไปก็ให้ลดค่าตัวต้านทานลง ก็เพียงเท่านี้ล่ะครับหลักการคำนวณ ง่ายจริงๆ
การต่อ LED แบบหลายดวง
หลายครั้งที่สิ่งประดิษฐ์ของเราต้องการต่อ LED หลายดวงเช่นอาจใช้เป็นโคมไฟส่องสว่าง สามารถแบ่งรูปแบบการต่อได้ 3 ลักษณะ คือ การต่อแบบอนุกรม, การต่อแบบขนาน และต่อแบบผสม
การต่อแบบอนุกรม
การต่อแบบอนุกรมนั้น เหมาะสำหรับการต่อกับ LED จำนวนไม่มากเพราะแรงดันที่ต้องการใช้ในวงจรจะเพิ่มขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และที่สำคัญหาก LED ดวงใดดวงหนึ่งเสีย LED ดวงอื่นก็จะไม่สามารถทำงานได้ตามไปด้วย
รูปที่ 4 การต่อแบบอนุกรม
จากรูปสามารถคำนวณหาค่าตัวต้านทานจากสูตรเดียวกันแต่ต้องบวกค่าความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED แต่ละดวงเข้าไปด้วยเช่น
12 – (2.5 + 2.5 + 2.5) = 5.5
5.5 / 0.02 = 275 โอห์ม
การต่อแบบขนาน
ต่อแบบตัวต้านทานแยก
การต่อขนานแบบตัวต้านทานแยกเหมาะสำหรับใช้กับวงจรที่ต้องต่อ LED จำนวนมากเพราะต้องการแรงดันตกคร่อม LED เท่าเดิม แต่ต้องการกระแสเพิ่มมากขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และสิ้นเปลืองจำนวนตัวต้านทานแต่จะได้ความสว่างของ LED เท่ากันจึงเหมาะสำหรับการต่อใช้เพื่อทำเป็นโคมไฟอ่านหนังสือดังรูป
รูปที่ 5 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานแยก
ต่อแบบตัวต้านทานร่วม
การต่อแบบนี้จะทำให้ความสว่างของ LED ไม่เท่ากัน โดย LED ดวงที่มีศักย์ทางไฟฟ้าต่ำสุดจะสว่างมากกว่าดวงอื่น แต่ก็ช่วยประหยัดจำนวนตัวต้านทานที่ต้องใช้ลดลง
รูปที่ 6 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานร่วม
การต่อแบบผสม
เป็นการต่อโดยนำวงจรที่ต่ออนุกรมกันอยู่แล้ว ตั้งแต่ 2 ชุดขึ้นไปมาต่อขนานกัน โดยการต่อแบบนี้เหมาะสำหรับใช้กับ LED จำนวนมากๆ จะช่วยรักษาความสมดุลกันระหว่างแรงดันและกระแสที่ต้องการใช้ได้ดังรูป
รูปที่ 7 การต่อวงจร LED แบบผสม
เอาล่ะครับ นี่ก็เป็นแนวทางเื่พื่อนักประดิษฐ์ทุกท่านจะสามารถนำไปใช้กับสิ่งประดิษฐ์ของตัวเองได้ในเบื้่องต้น เอาไว้ในตอนหน้าผมจะมาทยอยแนะนำโครงงานสิ่งประดิษฐ์ง่ายๆ ให้พอเป็นไอเดียกันเรื่อยๆ อย่าลืมติดตามอ่านกันให้ได้นะครับ
#led
#หาค่าled
