Chuyên đề nâng cao về diode phát quan-LED

[khai221050]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Các bạn đã được biết qua về Điode phát quang- Light-Emiting Diode (viết tắt là Led) ở chương trình Vật lý lớp 7. Trong chương trình học thì ít thầy cô nào nói nhiều về linh kiện điện tử này vì bài tập trên lớp và bài tập của kì thi học sinh giỏi hầu như không đề cập đến Led. Vì mình cũng có kiến thức về cái này và cũng muốn chia sẻ cho mọi người nên mình mới thành lập topic này. Hi vọng có nhiều người tham gia. Có gì thắc mắc hoặc góp ý thì mọi người cứ reply thỏa mái.
@@: Xác định trước, các bạn đừng nghĩ cái này cao siêu gì, cứ cố gắng hiểu về led, hiểu càng nhiều thì càng tốt thôi

 

[khai221050]

I. Giới thiệu chung về diode:
Ở trên mình có nhắc tới thuật ngữ diode, led là một loại diode, vậy diode là gì? Nghiên cứu chuyên sâu về diode thì khá khó (mình học 2 tháng mà cũng chưa xong cái này), nên mình chỉ giới thiệu qua về diode cho các bạn hiểu. Một cách dễ hiểu diode là một linh kiện chỉ cho phép dòng điện chạy qua nó theo một chiều nhất định (từ chân anode-a đến cathode-k, xem hình) (còn gọi là phân cực thuận), chiều người lại thì dòng điện không thể đi qua (còn gọi là phân cực nghịch).

Hình ảnh về diode

Diode zener- loại diode thường dùng trong các mạch ổn áp

Diode được làm bằng vật liệu bán dẫn, thường là bằng Germani hoặc Silic, bạn nào có bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, tra là có 2 nguyên tố này. Ban có thể gặp linh kiện này trong các mạch sạc pin, ổn áp,...
II. Giới thiệu về Led :
Khi dòng điện chạy qua diode, diode sáng lên. Ở hầu hết diode, ánh sáng sinh ra quá yếu ớt, không thể xuyên qua lớp vỏ diode.
Led thường được sử dụng trong mạch điện với vai trò là bộ chỉ thị. Loại diode này thường được làm bằng gali asenua (GaAs) (một hợp chất giữa gali và asen, phát ra ánh sáng đáng kể), được đóng trong vỏ bọc trong suốt. Chất galiasenua được làm nguội thành 1 cấu trúc tinh thể đơn lẻ. Khi led được phân cực thuận , nó sẽ phát sáng. Hình ở dưới minh họa kí hiệu led và mạch đi kèm.

Mặc dù có kích thước rất phong phú nhưng Led thường cao khoảng ¼ inch. Phần phẳng trên rìa led chỉ ra vị trí của cathode.
III. Đặc điểm phát sáng của led:
Với led đỏ, điện thế từ 0-1.6V không sinh ra dòng điện, và đương nhiên diode không phát sáng. Trên 1.6V, dòng tăng rất nhanh, ánh sáng phát ra tỉ lệ với dòng điện.
Các loại led còn lại cũng tương tự như led đỏ.

 

[khai221050]

IV. Điện trở hạn dòng cho led:
Dòng tăng mạnh trong led sau khi đạt đến điện thế 1.6V gây ra rất nhiề khó khăn. Thay đổi nhỏ ở điện áp ngả vào đủ gây biến động lớn về dòng điện. Do vậy mà ít khi điện thê được áp trực tiếp và led. Thay vào đó, người ta mắc một điện trở hạn dòng (current-limiting resistor) với led nhằm ổn định định hoạt động của diode, cụ thể là giảm thiểu tác động do thay đổi ở điện thế áp vào gây ra, tác động của nhiệt độ và tác động của đặc điểm diode.
Các bạn thử đưa ra công thức tính điện trở của led, dựa vào công thức tính điện trở tương đương trong đoạn mạch nối tiếp.

 

[saodo_3]

I Thay đổi nhỏ ở điện áp ngả vào đủ gây biến động lớn về dòng điện. Do vậy mà ít khi điện thê được áp trực tiếp và led. Thay vào đó, người ta mắc một điện trở hạn dòng (current-limiting resistor) với led nhằm ổn định định hoạt động của diode, cụ thể là giảm thiểu tác động do thay đổi ở điện thế áp vào gây ra, tác động của nhiệt độ và tác động của đặc điểm diode.

Anh áp trực tiếp đèn led vào pin nó vẫn sáng bình thường đấy thôi? Có thấy điện trở hạn dòng nào đâu nhỉ?

 

[khai221050]

đương nhiên là sáng bình thường, nhưng anh thử lấy ohm kế đo điện trở của led, sau đó dùng định luật ohm với U anh dùng, tính ra I qua led, Xem thử nó có lớn hơn I định mức của led không (I định mức của led trong dải 10-25mA). Lớn hơn là cái chắc, áp vào trực tiếp như thế thì nó sẽ sáng bt một lúc, còn sau thời gian đó thì anh phải vứt con led đó đi, hoặc anh có thể áp vào điện áp định mức của đèn, nhưng rất khó có pin nào có điện áp chuẩn ngang với điện áp định mức của led

 

[khai221050]

Tiếp theo....
IV. Điện trở hạn dòng trong led:
Dòng điện đi qua led biến thiên trong khoảng 10mA đến 25mA. Dưới đây là công thức xác định điện trở hạn dòng cho led gần đúng:
$$R=\dfrac{U_{s}-U_{led}}{I_d}$$
Trong đó: R là điện trở hạn dòng cho led ($\Omega$)
$U_{s}$ là hiệu điện thế nguồn (V)
$U_{led}$ là hiệu điện thế định mức của led (V)
$I_d$ là dòng điện mong muốn đi qua led (A) (nằm trong khoảng 10mA-25mA thôi nhé)
Bảng điện áp định mức và bước sóng ánh sáng của một số loại led:
Loại led Bước sóng Uled
Đỏ 650nm 1.6-1.8V
Cam 635nm 2V
Vàng 585nm 2.2V
Xanh lá cây 665nm 2.4V
Xanh da trời 470nm 3V

Vd: Với led đỏ,U nguồn 5v, dòng biến thiên từ 10-25mA giá trị điện trở dao động trong khoảng 330-120 ohm. Cần làm tròn đôi chút để sử dụng điện trở chuẩn
Bài tập:
1. Xác định điện trở hạn dòng của 8 led đỏ của mạch dò đường của robot tự động trong robocon, mạch điện cho mỗi led như hình trên, yêu cầu điện thê nguồn 5V, dòng thấp nhất nhưng đảm bảo cho led sáng bình thường.
2. Khi mắc nhiều led sử dụng 1 điện trở, ta phải chọn cách mắc như thế nào? Giải thích?