پک آموزش رباتیک سورنو
پک ساختمانسازی تورنو
پک آموزش الکترونیک الینو
پک آموزش رباتیک برنا
پک آموزش الکترونیک سورنو
مجموعه آموزش الکترونیک شماره 2
بسته ساخت آسانسور با بدنه
کیت ربات تک کاره مسیریاب
یک لامپ LED منبع نوری فوق‌العاده‌ای در بسیاری از دستگاه‌هاست زیرا علی‌رغم ابعاد کوچکش هم نور زیادی تولید می‌کند و هم به شدت کم مصرف است. امروز در بلاگ بهنام رباتیک می‌خواهیم با انواع چراغ ال ای دی آشنا شویم و ببینیم چگونه می‌توانیم از آنها استفاده کنیم.
تکنولوژی LED نسبت به سایر تکنولوژی‌های نوری که انسان‌ها با آنها آشنا هستند، متفاوت است. از این رو قصد داریم تا هر آنچه که در مورد LEDها باید بدانید را در این مطلب جامع و کامل قرار دهیم تا بتوانید از این قطعات ریز و کوچک اما دوست‌داشتنی نهایت استفاده را ببرید؛ پس با ما همراه باشید.
لامپ LED چیست؟
یک لامپ ال ای دی نوعی دیود است که انرژی الکتریکی را به انرژی نوری تبدیل می‌کند. برای کسانی که نمی‌دانند دیود چیست می‌گوییم که دیود قطعه‌ای الکترونیکی می‌باشد که تنها در یک سو و جهت فعالیت خواهد کرد. در واقع یک چراغ ال‌ای‌دی قطعه‌ای است که وقتی جریان الکتریسیته از یک سمت وارد می‌شود، نور تولید می‌کند. به عبارت دیگر، جریان از سمت مثبت یا آند به سمت منفی یا کاتد منتقل می‌شود.
کلمه LED مخفف سه واژه Light Emitting Diode (دیود انتشاردهنده نور) است. لامپ های LED شبیه حباب‌های کوچکی هستند که برای روشن شدن به انرژی بسیار کمی نیاز دارند و در مقایسه با لامپ های مشابه موجود در بازار، نور خیلی بیشتری تولید می‌کنند.
انواع ال‌ای‌دی
به طور کلی دو نوع چراغ LED وجود دارد که عبارتند از ال‌ای‌دی حبابی یا کلاهی و ال‌ای‌دی SMD.
ال‌ای‌دی حبابی
LEDهای حبابی یا کلاهی درون یک لنز چند میلی‌متری (معمولاً 3 و 5 میلی‌متری) قرار دارند و به دو پایه فلزی در پایین مجهز هستند. این LEDها در وسایلی که نور کمی می‌خواهند کاربرد خواهند داشت.
یک لامپ ال‌ای‌دی حبابی یا کلاهی معمولاً انرژی بسیار کمی مصرف می‌کند به طوری که در بیشترین حالت ممکن به 30 میلی‌آمپر جریان نیاز خواهد داشت حال آنکه یک چراغ ال ای دی SMD حداقل به 350 میلی‌آمپر جریان نیاز دارد.
چراغ‌های LED حبابی از نظر رنگ، شدت نور و کیفیت با هم تفاوت دارند. این چراغ‌ها برای ساخت چراغ قوه، تزیین دکور، ساخت صحنه اجرا و یا هر پروژه‌ای که در آن برد بورد وجود دارد، مناسب خواهند بود چرا که به خاطر همان پایه‌های فلزی، به آسانی در مکان مدنظر کاربران قرار می‌گیرند.
ال‌ای‌دی SMD
LEDهای SMD دیودهایی هستند که می‌توانند روی برد و مدار لحیم شوند. این LEDها در بالای خود برآمدگی از جنس سیلیکون دارند تا از آنها محافظت شود.
چراغ های LED پرقدرت یا همان SMDها صرفاً انتشاردهنده نور هستند و غالباً بر روی مدارهای الکترونیکی نصب می‌شوند. یک لامپ ال‌ای‌دی SMD سطحی رسانا دارد تا به آسانی روی برد قرار گیرد. شما می‌توانید این چراغ‌ها را به صورت خطی، دایره‌ای و . . . در کنار یکدیگر لحیم کنید.
قطب مثبت و منفی چراغ LED
قطب مثبت و منفی در دنیای الکترونیک نشان می‌دهد که یک مدار موازی است یا خیر. همان‌طور که گفتیم، یک لامپ ال‌ای‌دی نوعی دیود می‌باشد بنابراین تنها می‌توان جریان را از یک طرف آن وارد کرد. وقتی جریانی وجود ندارد، نوری هم نخواهد بود. این یعنی اگر LED را برعکس وصل کنید، تمام برد نمی‌سوزد و فقط چراغ روشن نمی‌شود.
قطب مثبت لامپ ال‌ای‌دی را آند و قطب منفی آن را کاتد می‌نامند. با این توضیحات، در یک چراغ LED جریان از آند به کاتد می‌رود و هیچ‌گاه برعکس حرکت نخواهد کرد به همین دلیل باید بتوانید قطب‌های مثبت و منفی را به‌درستی تشخیص دهید.
در یک لامپ LED از نوع SMD، شناسایی آند و کاتد کار آسانی است زیرا علامت مثبت و منفی روی آن نوشته شده ولی در لامپ ال‌ای‌دی کلاهی یا حبابی، باید توجه داشت که پایه بلندتر آند یا مثبت و پایه کوتاه‌تر کاتد یا منفی است.
رنگ‌بندی انواع چراغ LED
یکی از مهمترین مزایای لامپ های LED تنوع رنگی بی‌نظیری است که ارائه می‌کنند.
LEDهای سفید
CCT فرآیند تولید انواع مختلف نور سفید در دماهای گوناگون است. دمای رنگ را بر اساس دمای کلوین تعیین می‌کنند که معیاری است که در آن 0 صفر مطلق بوده و هر یک درجه برابر با یک کلوین خواهد بود. دماهای کمتر از 3000 تا 4500 کلوین گرم‌تر رو به سفید خنثی هستند یا به نوعی نوری شبیه نور سفید اول صبح خواهند داشت.
LEDهای رنگی
در زمان خرید لامپ LED رنگی، مهمترین موضوعی که باید مدنظر قرار دهید طول موج بر حسب نانومتر می‌باشد. برای کارهای به خصوص، لامپ ال‌ای‌دی رنگی صرفاً برای افزودن زیبایی‌های بصری به کار می‌رود اما در برخی حوزه‌ها نظیر پزشکی، نورپردازی، کشاورزی، امنیتی و . . . طول موج اهمیت پیدا می‌کند.
روشنایی چراغ LED
چراغ‌های LED تنها به خاطر تنوع رنگی که دارند، محبوب نیستند بلکه به دلیل اینکه نسبت به دیگر لامپ‌ها نور بیشتری تولید می‌کنند نیز طرفداران خاص خود را خواهند داشت. برخی اوقات سخت است که بگوییم یک چراغ ال‌ای‌دی چه‌قدر نور تولید می‌کند زیرا این کمیت را بر واحد لومن (Lumen) اندازه می‌گیرند.
لومن واحد اندازه‌گیری خاصی است که نور قابل مشاهده از یک منبع نوری را محاسبه می‌کند. البته توجه داشته باشید که در LEDهای کلاهی یا حبابی زاویه دید نیز بر نور خروجی تأثیر می‌گذارد.
چرا جریان ورودی به یک لامپ LED مهم است؟
مقدار نور یا لومن منتشر شده از یک لامپ ال‌ای‌دی به جریانی که دریافت می‌کند بستگی دارد. جریان را بر واحد میلی‌آمپر یا آمپر اندازه می‌گیرند. LEDهای SMD می‌توانند 350 تا 3000 میلی‌آمپر جریان دریافت کنند. به طور کلی، LEDها از نظر مقدار جریان قابل دریافت با یکدیگر تفاوت دارند بنابراین پیش از خرید، حتماً مطمئن باشید که چراغ ال ای دی مناسب پروژه را انتخاب می‌کنید.
زاویه دید یک چراغ LED و عدسی
معمولاً یک چراغ ال ای دی کلاهی زاویه دید 125 درجه‌ای را پوشش می‌دهد هرچند ممکن است این عدد در برخی از نمونه‌ها دستخوش تغییراتی شود ولی کلیات آن در همین حد خواهد بود.
اگر دقت کرده باشید، برای شدیدتر شدن نور چراغ‌های LED، نوعی عدسی روی آنها می‌گذارند. خوشبختانه نوع استاندارد این عدسی‌ها با LEDها سازگار هستند. مهمترین کاربرد این عدسی‌ها متمرکز کردن نور است به طوری که آنها می‌توانند نور دریافتی از یک لامپ LED را به سمت یک نقطه پرتاب و متمرکز کنند حال این نقطه می‌تواند کوچک، متوسط، بزرگ، بیضی، دایره‌ای و . . . باشد.
چگونه انرژی لازم برای یک لامپ ال‌ای‌دی را تأمین کنیم؟
LEDها به خاطر انرژی کمی که نسبت به دیگر منابع نوری مصرف می‌کنند، از محبوبیت خاصی برخوردارند. منظور از بهره‌وری، مقدار نور قابل مشاهده‌ای است که یک منبع نوری تولید می‌کند. این نور را با واحد لومن بر وات نیز اندازه می‌گیرند. به عبارت دیگر باید ببینیم نسبت به توانی که به چراغ LED می‌دهیم، چه‌قدر نور دریافت می‌کنیم؟ برای محاسبه، ابتدا باید وات LED را به دست آوریم. به منظور انجام این کار، می‌بایست اول ولتاژی که طی آن جریان شروع به حرکت کردن می‌کند (ولتاژ فوروارد) را با جریان اولیه بر واحد آمپر ضرب کنیم.
برای مثال، در LED مدل XP-L شرکت Cree با جریان 2100 میلی‌آمپر و طبق جدول بالا، ولتاژ فوروارد برابر با 3.15 ولت است. در این شرایط فرمول می‌شود:
3.15 (ولتاژ فوروارد) × 2 آمپر (تبدیل 2100 میلی‌آمپر به آمپر) = 6.3 وات
آشنایی با درایور LEDها
درایور LED یک وسیله الکترونیکی است که پاور را برای یک یا چند لامپ LED رگوله می‌کند. این درایور با تمامی قدرت مورد نیاز چراغ، تغییرات به وجود آمده در آن را کنترل می‌کند زیرا شاخصه‌های الکتریکی لامپ ال ای دی با توجه به دما و حرارت عوض می‌شود.
وجود یک درایور LED از اهمیت ویژه‌ای برخوردارست زیرا LEDها به انرژی الکتریکی مشخصی برای فعالیت نیاز دارند. بر این اساس، اگر ولتاژ وارد شده به آنها کمتر از مقدار مورد نیاز باشد، نور ضعیف خواهد بود. در سمت دیگر، اگر انرژی ولتاژ ورودی بیش از حد زیاد باشد، ممکن است چراغ LED بسوزد.
همیشه قبل از خرید LED دیتاشیت آن را چک کنید و یا از فروشنده ولتاژ دقیق و مورد نیاز را جویا شوید تا مشکلی پیش نیاید.
برای روشن کردن یک لامپ ال‌ای‌دی به چه‌قدر ولتاژ نیاز داریم؟
این سؤال بسیار رایجی است و اتفاقاً دریافت پاسخ آن هم بسیار ساده است. تمام چیزی که باید بدانید، ولتاژ فوروارد لامپ LED می‌باشد. چنان‌چه در مدار خود چند لامپ ال ای دی دارید، باید ولتاژ فوروارد همه آنها را جمع کنید. در این میان، می‌توانید همیشه 2 ولت بیشتر از ولتاژ توصیه شده به چندین LED اعمال نمایید. مثلاً اگر همه LEDها با هم به 9.55 ولت نیرو نیاز دارند، استفاده از یک آداپتور سوئیچینگ 12 ولت ایمن خواهد بود.
کنترل حرارت لامپ LED
اگر مقدار وات سیستم خود را بدانید، می‌توانید بفهمید که چگونه حرارت لامپ ال ای دی را کنترل کنید. LEDهای SMD گرمای زیادی تولید می‌کنند در نتیجه نور و دوام آنها کاهش خواهد یافت. در مدارهایی که در آنها LED از نوع SMD قرار داده‌اید یا تعداد LEDهای کلاهی زیاد است، پیشنهاد می‌کنیم از هیت سینک بهره ببرید.
