LED ที่ฉันใช้ต้องมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแสงที่ฉันให้มาและดังนั้นมันจึงไม่สว่างเลย

ฉันคาดว่าอย่างน้อยแสงสลัว แต่ไม่ได้สร้างแสง

ทำไมพฤติกรรมของ "ถ้าไม่มีระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการไม่มีแสง"? เกิดอะไรขึ้นภายใน LED?

ไฟ LED ไม่ทำงานเหมือนหลอดไฟปกติ (incandescence)

ความแตกต่างหลัก (ง่ายขึ้นเล็กน้อยสำหรับผู้เริ่มต้น):

• พวกมันมีขั้วไฟฟ้าดังนั้นพวกมันจึงต้องถูกขับเคลื่อนโดยใช้ DC ที่เคารพขั้วนั้น ย้อนกลับขั้วและพวกเขาจะไม่ทำงาน นอกจากนี้คุณยังอาจสร้างความเสียหายหากใช้มากกว่า ~ 4V-5V ในทิศทางย้อนกลับ (เหล่านี้เป็นค่าที่ปลอดภัยค่าที่ยอมรับได้สูงสุดแน่นอนขึ้นอยู่กับอุปกรณ์เฉพาะ)

• การปล่อยแสงเริ่มต้นเฉพาะเมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าบางอย่าง (แรงดันเกณฑ์) ภายใต้แรงดันไฟฟ้านั้นการปล่อยแสงจะเล็กน้อย ดังนั้นหากคุณมีแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของ LED คุณจะโชคไม่ดียกเว้นว่าคุณใช้วงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น (เช่นขโมย Joule หรือตัวแปลง DC-DC เพิ่ม) เพื่อจ่ายพลังงานให้กับ LED

• หลังจากที่แรงดันเกณฑ์ถึงใด ๆเล็กน้อยมากเพิ่มขึ้นในแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้การดำเนิน LED หนักคือดูดซับปัจจุบันมาก ดังนั้นคุณต้องมีตัวต้านทานในซีรีย์เพื่อ จำกัด กระแสไฟฟ้านั้นให้เป็นขีด จำกัด ที่ปลอดภัย มีคำถาม / คำตอบอื่น ๆ ในเว็บไซต์นี้เพื่ออธิบายวิธีการคำนวณค่าตัวต้านทาน จำกัด

• เมื่อดำเนินการแล้วความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจะเป็นสัดส่วนคร่าวๆกับกระแสไฟฟ้า (ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า) ที่ไหลในไดโอด (ดังนั้นคุณจะได้รับไฟ LED ที่สว่างกว่าหากคุณลดค่าของตัวต้านทานที่ จำกัด ) สูงถึงขีด จำกัด สูงสุดในปัจจุบันของ LED หลังจากถึงขีด จำกัด ดังกล่าวอุปกรณ์จะไปที่POOF !

คุณถามว่าทำไมทั้งหมดนี้เกิดขึ้น แต่คำตอบนั้นค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพของคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ภายในไดโอด คำอธิบายทางกายภาพนั้นอยู่ในกลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์แบบ solid-state ซึ่งเป็นวิชาที่ยากมาก

บทความวิกิพีเดียไฟ LEDเพียง scrapes พื้นผิวของงานภายในของไฟ LEDและยังคงเป็นที่ค่อนข้างซับซ้อน

ฉันเห็นว่า Lorenzo ได้ตอบคำถามของคุณแล้วโดยตรง (+1) นี่คือสิ่งที่คุณสามารถทำได้เพื่อเปิดไฟ LED ของคุณและดูสิ่งที่คุณมี

ไฟ LED เป็นไดโอดจึงดำเนินการในทิศทางเดียวเท่านั้น การวางแนวต่างจากหลอดไฟธรรมดาทั่วไป หากไฟ LED ไม่สว่างทางเดียวให้พลิกไปมาแล้วลองอีกครั้ง

ในการทดสอบอย่างปลอดภัยกับ LED ทุกตัวให้ใช้แหล่งจ่ายไฟ 5 V อย่างน้อย 180 Ωในซีรีย์ การใช้ความต้านทานที่สูงขึ้นสามารถใช้งานได้ แต่จะทำให้ไฟ LED หรี่ลง แม้จะมี 1 kΩในซีรีย์คุณก็ยังสามารถเห็นไฟ LED ที่มองเห็นได้สว่างขึ้นในอาคาร

เหตุผลในการใช้แหล่งจ่าย 5 V คือ จำกัด แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับข้าม LED เมื่อเชื่อมต่อย้อนกลับ ไฟ LED ส่วนใหญ่สามารถยืนอย่างน้อย 5 V ย้อนกลับข้ามพวกเขา

LED แสงที่มองเห็นได้จะลดลงอย่างน้อย 1.8 V ที่ทิ้งไว้ (5 V) - (1.8 V) = 3.2 V ทั่วทั้งตัวต้านทาน LED ทุกตัวสามารถจัดการกับกระแส 20 mA ล่วงหน้าได้ ตามกฎของโอห์ม (3.2 V) / (20 mA) = 160 Ω ฉันบอกว่าขั้นต่ำ 180 for สำหรับระยะขอบเล็กน้อยและเพราะนั่นคือค่าทั่วไป

แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า LED ขึ้นอยู่กับสี ไฟ LED สีเขียวทั่วไปลดลงประมาณ 2.1 V ไฟ LED "สีขาว" มักจะเป็นหลอดไฟ LED UV ที่มีฟอสเฟอร์ซึ่งปล่อยออกมาอีกครั้งในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ สิ่งเหล่านั้นสามารถลดลงประมาณ 3.5 V.

ด้วยตัวต้านทาน 200 and และ LED 3.5 V คุณจะได้รับ (1.5 V) / (200 Ω) = 7.5 mA ไฟ LED ดังกล่าวจะยังคงสว่างอย่างเห็นได้ชัดด้วย 7.5 mA ถึงแม้ว่ามันจะสามารถจัดการได้ 20 mA หรือมากกว่า

เมื่อคุณได้รับ LED ของคุณไปยังแสงคุณสามารถวัดแรงดันไปข้างหน้าของมันแล้วปรับตัวต้านทานเพื่อให้กระแสสูงสุดกับแรงดันไปข้างหน้านั้น สมมติว่าสูงสุดคือ 20 mA ยกเว้นว่าคุณมีแผ่นข้อมูลและมันบอกว่าเป็นอย่างอื่น

คำอธิบายทางฟิสิกส์

หลอดไฟ

ไฟ incandenscent ไม่ได้จริงๆแหล่งกำเนิดแสงมากเป็นองค์ประกอบความร้อน ใด ๆ ในปัจจุบันผ่านลวดความร้อนมันขึ้นเล็กน้อย ; ครั้งเดียวลวดอยู่เหนืออุณหภูมิห้องมันเปล่งพลังงานสุทธิผ่านการฉายรังสีสีดำร่างกาย อัตราที่พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาขึ้นอยู่ในอำนาจที่สี่ของอุณหภูมิคืออุณหภูมิที่สูงสว่าง† และเป็นปัจจุบันมากขึ้น (หรือเท่า^‡แรงดันมากกว่า) ที่สูงกว่าอุณหภูมิของลวด

กระบวนการทางกายภาพพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังการเปล่งแสงของลำตัวคือ: อะตอมในวัสดุที่อบอุ่นจะถูกเขย่าโดยการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน การเคลื่อนไหวนี้ไม่สมบูรณ์อย่างสมบูรณ์ดังนั้นแม้ว่าพลังงานเฉลี่ยต่ออะตอมค่อนข้างต่ำทุก ๆ ครั้งในขณะที่อะตอมที่พื้นผิวจะได้รับแรงผลักดันจากเพื่อนบ้านหลายแห่งและรวบรวมพลังงานเพียงพอที่จะปล่อยโฟตอนที่มองเห็นได้ (อย่างน้อย Joules) แต่บ่อยครั้งกว่าจะมีพลังงานเพียงพอที่จะปล่อยโฟตอนอินฟราเรดที่มองไม่เห็น$2.6\times10^{-19}$

ไฟ LED

ในทางตรงกันข้ามไฟ LED จะทำการปั๊มอะตอมโดยตรงกับพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปล่งแสงที่มองเห็นได้ พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการใช้ประโยชน์จากช่องว่างของแถบสารกึ่งตัวนำอย่างชาญฉลาด นั่นเป็นคุณสมบัติเชิงกลเชิงควอนตัมของผลึกอย่างซิลิกอนซึ่ง“ ห้าม” อิเล็กตรอนจากการมีพลังงานในช่วงหนึ่ง จากนั้นคุณนำเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งชิ้นที่ถูกเติมเพื่อให้อิเล็กตรอนนำไฟฟ้าอยู่เหนือช่องว่างของวงและหนึ่งที่พวกมันอยู่ใต้ช่องว่างของวง จากนั้นเมื่อกระแสไหลผ่านทางแยกอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะสูญเสียพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อกระตุ้นอะตอมให้ผลิตโฟตอนด้วยพลังงานที่เหมาะสมที่จะมองเห็น - อีกครั้งสำหรับแสงสีแดงนี่คือประมาณ Joules$2.6\ldots3.2\times10^{-19}$

ทำไม ... อิเล็กตรอนจะยังคงอยู่ที่ทางแยกต่อไป หลังจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านทางแยกมันจะไม่มีแนวโน้มที่จะปีนข้ามช่องว่างของวงอีกครั้ง พลังงานราคาที่อิเล็กตรอนไม่มี ... ถ้าคุณไม่ให้พลังงานจากแหล่งภายนอก: โวลต์แต่ละอันที่คุณใช้กับวงจรสามารถให้อิเล็กตรอนมีพลังงานปริมาณที่นักฟิสิกส์ โทรเพียงโวลต์อิเล็กตรอน ดังนั้นเมื่อคุณใช้แรงดันไฟฟ้าของกับ LED ซึ่งช่องว่างของวงดนตรีมีพลังงานคุณสามารถติดตามกระแสได้ แรงดันไฟฟ้านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่า U U × $1.6\times10^{-19}\:\mathrm{J}$$U$$U\times1\:\mathrm{eV}$กระแสไฟฟ้าผ่าน LED จริง ๆ ดังนั้นความสว่างไม่สามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการปรับแรงดันไฟฟ้า - คุณต้องควบคุมกระแสไฟฟ้าแทน และถ้าแรงดันตกต่ำกว่าช่องว่างของวงดนตรีกระแสก็จะหยุดลงอย่างสิ้นเชิงเพราะอิเล็กตรอนตัวนำจะไม่เข้าสู่โดเมนn- doped เลยอีกต่อไป

^† _{ค่อนข้างง่ายเกินไป: Stefan-Boltzmann อธิบายความเข้มที่รวมเข้ากับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด มีเพียงวงแคบ ๆ ที่มองเห็นได้จริง ๆ (นั่นคือเหตุผลที่แสงจากหลอดไส้มีประสิทธิภาพน้อยกว่า LED มาก) เนื่องจากความยาวคลื่นของความเข้มสูงสุดยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความสว่างนั้นเกี่ยวข้องกับความจริงไม่เพียง แต่กับแต่ยังมีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น$T^4$}

^‡ _{ทำนองเดียวกันกฎของโอห์มไม่ถูกต้องที่นี่เพราะความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่การพึ่งพาเชิงคุณภาพแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น electrical พลังงานไฟฟ้าที่สูงขึ้นยังคงเป็นจริง}

คุณเพียงแค่มีบทเรียนวัตถุในวิธีการที่มีไฟ LED ที่ไม่ใช่เชิงเส้น

หลอดไส้เป็นเชิงเส้นเมื่อพวกเขาสว่าง Linear หมายถึงมันทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทาน: การดึงกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับแรงดัน: ครึ่งแรงดัน, ครึ่งกระแส, 1/4 กำลัง แสงจากหลอดไส้จะทำในสิ่งที่คุณคาดหวัง

LEDs มีเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้ากระแสสูงชัน: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการดึงกระแสไฟฟ้า คุณอยู่ด้านล่างของแผนภูมินั้นจึงไม่มีแสงสว่าง

เส้นโค้งที่สูงชันทำให้ไฟ LED มีการเปลี่ยนแปลงที่น่าตกใจและแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใหญ่ ๆ ในปัจจุบัน (และสร้างความเสียหาย) ยิ่งไปกว่านั้นเส้นโค้งจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิการเกิดและอายุ ดังนั้น LED จะถูกจัดอันดับที่กระแสเฉพาะมากกว่าแรงดัน สำหรับตัวบ่งชี้คุณสามารถ จำกัด กระแสได้ด้วยตัวต้านทาน สำหรับการให้แสงสว่างที่คุณต้องการประสิทธิภาพสูงสุดควรใช้วงจรขับแบบแอคทีฟเพื่อควบคุมกระแสให้ตรงกับข้อมูลจำเพาะ

วงจรดังกล่าวยังให้ยืมตัวเองเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าหรือจัดหาพลังงานให้เหมาะสมกับไฟ LED Joule Thief เป็นวงจรง่าย ๆ ที่แก้ปัญหาการขับขี่ไฟ LED พร้อมแบตเตอรี่ 1.5V ก้อนเดียว

สำหรับสิ่งที่คุ้มค่ายิ่งแย่ลงไปอีกเมื่อเทียบกับแสงประเภทที่สามแสงอาร์คดิสชาร์จ: ฟลูออเรสเซนต์นีออนเฮไลด์โลหะไอปรอทและโซเดียมความดันสูง / ต่ำ พวกมันจะเป็นฉนวนจนกว่าจะเกิดแรงดันไฟฟ้าเมื่ออาร์คชน ... หลังจากนั้นพวกมันก็เกือบจะตาย ข้อ จำกัด ปัจจุบันมีผลบังคับใช้

พื้นหลังเล็กน้อยในเซมิคอนดักเตอร์ ...

ซิลิกอนบริสุทธิ์ (หรือเจอร์เมเนียม) เป็นฉนวน มีการเพิ่มสิ่งสกปรกเพื่อสร้างวัสดุประเภท "P" หรือ "N" เมื่อสิ่งเหล่านี้อยู่ติดกัน (ใน PN diode หรือ LED) สิ่งสกปรกจะยกเลิกซึ่งกันและกันได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้คุณมีเลเยอร์ " บริสุทธิ์ " ขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน

หากคุณต่อสายไฟผิดวิธีเลเยอร์จะหนาขึ้นและแข็งแรงขึ้น - จนกระทั่งคุณทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์ (Varicaps ใช้หลักการนี้เพื่อสร้างตัวเก็บประจุแบบแปรผัน - ความหนาของฉนวนทำหน้าที่เหมือนระยะห่างระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ)

เมื่อคุณต่อสายไฟอย่างถูกต้องเลเยอร์จะบางลงจนกระทั่งอุปกรณ์ผ่านไปในที่สุด เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้น LED ของคุณจะเริ่มส่องแสง

หมายเหตุสุดท้ายประการหนึ่ง: เป็นไปได้ที่จะส่องไฟ LED ที่มีแหล่งกำเนิดแค่ 1.5V: ใช้วงจร "ก้าวขึ้น" แรงดันไฟฟ้า วงจรที่พบมากที่สุดเรียกว่าโจรจูล

แรงดันไฟฟ้าตก (~ 2 V) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้า (1.5 V) หากแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันตกคร่อมไดโอดใด ๆ (รวมถึง LED) จะไม่ทำงานเลย

นอกเหนือจากคำตอบที่นี่แล้วยังควรค่าแก่การชี้ให้เห็นว่า LED ทุกดวงแตกต่างกัน (แม้ตามสี) พวกเขาทั้งหมดมีแรงดันและการ จำกัด การเปิดใช้งานแตกต่างกันเล็กน้อย

วิธีที่ถูกต้องเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะไม่ระเบิดไฟ LED ของคุณในขณะที่ยังมั่นใจได้ว่าคุณสามารถคาดหวังว่าแสงจะดูแผ่นข้อมูลสำหรับ LED ของคุณ

การใช้แผ่นข้อมูลจะทำให้คุณได้รับประสบการณ์ที่สำคัญ

1. การค้นหาเอกสารข้อมูลดังกล่าว
2. อ่านและทำความเข้าใจพวกเขา

เพื่อให้คุณเริ่มต้นได้นี่คือการสุ่มสำหรับ LED สีขาวจากด้านบนของ google ซึ่งอาจซับซ้อนกว่า LED ส่วนใหญ่เล็กน้อยเพราะ "สีขาว" ไม่ใช่สีใน LED ที่ดิน

มีข้อมูลจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อและหากคุณไม่เข้าใจพวกเขาฉันขอแนะนำให้คุณลองแล้วโพสต์คำถามอีกครั้งถามเกี่ยวกับส่วนเฉพาะที่คุณไม่เข้าใจ