สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
สำหรับ หลอดไฟที่ให้แสงสว่าง ณ ปัจจุบันนี้ เราคง ปฎิเสธไม่ได้เลยนะครับว่า
หลอด LED นั้น เป็นนิยมใช้กันมากขึ้น
เนื่องจาก คุณสมบัติที่ดีของมัน อย่างเช่น
1.ราคาถูก
2.ใช้พลังงานต่ำ
3.อายุการใช้งาน ยาวนานมากขึ้น
มันก็เลยเป็นตัวเลือกช้อย แรกๆ ที่ผู้คนต้องการ ซื้อมาใช้
เพราะฉะนั้น ในวันนี้ผม จะมาอธิบายว่า หลอด LED นี้ มันทำงานอย่างไร อธิบายแบบง่ายๆสไตล์ช่อง ZimZim ละกันครับ
แต่ก่อนอื่น เรา ไปทำความรู้จัก กับมันก่อนครับ
หลอด LED ชื่อเต็มๆ ของมันก็คือ Light-Emitting Diode หรือแปลเป็นไทยก็คือไดโอด เปล่งแสง
หลักการทำงานของมันง่ายๆ เพียงแค่
เราปล่อยแรงดันเข้าไป มันก็จะ ปล่อยพลังงาน โฟตอนออกมา
ซึ่งอยู่ในช่วงที่ มนุษย์ สามารับรู้ได้ โดยเป็นช่วงความยาว ประมาณ 400 - 700 nm ครับ
ทีนี้เราลองกลับกัน ถ้าหากเรา ยิง โฟตอน กลับเข้าไป
มันก็ สามารถ สร้างแรงดัน ย้อนกลับ เล็กๆน้อยๆ ออกมาได้เหมือนกันนะครับ
สัญลักษณ์
ถ้าเรามาดูที่สัญลักษณ์ สังเกตุว่ามันคล้าย กับไดโอดมากๆ
แต่มันจะมีลูกศร ชี้ออกมา เพื่อบ่งบอกว่าตัวมัน มีแสง ที่กำลังพุ่งตรงออกไป
ที่จริง หลอด LED และ ไดโอด มันทำงานบนหลักการเดียวกัน นะครับ
นั้นก็คือ มันยอมให้กระแสไฟไหลผ่านในทิศทางเดียว
ผมจะลอง ต่อ LED ที่ไฟ 3V ดูนะครับ นี่ครับ ไฟออก
แต่ถ้าผมต่อไฟ แบบไม่ถูกต้อง ไฟมันจะดับครับ แต่มันไม่ได้ขาดนะครับ เมื่อเราต่อให้ถูกต้องอีกครั้ง มันก็จะทำงานเหมือนเดิม
วิธีสังเกตุ ขั้วต่อ
1.ขาที่ยาวที่สุดจะเป็นขั้ว +
แต่ในกรณีที่ขามันยาวเท่ากัน
ให้สังเกตุ
2.ขอบเคสด้านที่แบนๆ จะเป็นขั้ว -
หรือ
3.สังเกตุ จาก แผ่นโลหะข้างใน
แผ่นที่ใหญ่กว่า ก็คือขั้ว - ครับ
ไดโอด ก็ทำงานเหมือนกัน
ถ้าต่อขั้วถูกต้องไฟก็จะไหลผ่านไปได้ ถ้าต่อผิดขั้ว กระแสไฟก็จะไม่ไหลผ่าน
ไดโอด ที่ทำงานปกติ
กระแสไฟจะไหลจากบวกไปลบ เสมอๆ
แต่ถ้ามองใน มุมของ อิเล็กตรอน มันจะไหลจาก ลบไปบวก
ทีนี้ เรามาดูโครงสร้าง ของไดโอด ในขณะที่มันกำลังทำงานกันครับ ก็จะพบกับอะตอม ของ สารกึ่งตัวนำทั้ง 2
เราจะเห็นว่า อิเล็กตรอน จะถูกเคลื่อนย้าย จาก อะตอม 1 มายัง อะตอม 1
หรือ อะตอมที่มี วาเลนซ์ อิเล็กตรอน 5 ตัว จะมีพลังงาน กระโดด ไปหา
อิเล็กตรอนที่มี วาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัว
เมื่อมัน กระโดดข้ามรอยต่อนี้ มันก็เกิดพลังงานที่สูญเสียไป เกิดขึ้น
เนื่องจากกฎอนุรักษณ์ พลังงานกล่าวไว้ว่า พลังงาน ไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ พลังงานจึงเปลี่ยนรูปได้เท่านั้น
เพราะฉะนั้น พลังงานที่ อิเล็กตรอนสูญเสีย ตอนที่มันไปกระโดด ก็เลยเปลี่ยนเป็น โพตอน ออกมา
กระบวนการนี้ จะเกิดขึ้นภายในอะตอม นะครับ
ส่วนระยะในการกระโดด แต่ละครั้งของ มันก็จะมีอัตราคงที่
เลยทำให้ โฟตอนมีค่าสเปกตรัมค่าหนึ่งที่มีความยาวของคลื่นเท่ากันเสมอ
ซึ่งมันก็หมายความว่า เราสามารถเติม สิ่งเจือปนภายใน สารกึ่งตัวนำ เพื่อให้ไดโอด ปล่อยแสงที่มีสเปกตรัม
ที่แตกต่างกันออกมา ได้
มนุษย์ สามารถรับรู้สีต่างๆได้ ก็ขึ้นอยู่กับ ความยาวของโฟตอนนี้และครับ ในช่วงประมาณ 400 - 700 nm หรือเรียกว่าช่วง
Visible Light
ทีนี เมื่อ เรารู้ว่า แสงมันเปล่งออกมาอย่างไรได้แล้ว
แล้วทำไมปรากฎการนี้ เราถึงไม่เห็นแสงส่อง ออกมาจากไดโอด ตัวปกติ ละ
มันมี 2-3 สาเหตุ หลักๆ ดังนี้ครับ
1. ตาของเราไม่สามารถมองเห็น สเปกตรัม ที่มัน ปล่อยออกมาได้
อย่างที่ผมบอก เราจะไม่เห็นเพราะว่า เกินขอบเขตรับรู้ของดวงตาของเรา เพราะ ไดโอด ผลิตโฟตอนในช่วงอินฟาเรด
นอกจากนั้น
สัญญาณ วิทยุ ก็เป็น คลื่นโฟตอนเหมือนกัน มีขนาดประมาณ 3M เราก็มองไม่เห็น
สัญญาณ WiFi มีขนาดประมาณ 6 Cm เราก็มองไม่เห็น
และรังสี X-ray ประมาณ 0.01 nm เราก็มองไม่เห็นเช่นกัน
และ 2. ต่อให้ตาเรามองเห็น แต่มันมี ปลอกหุ้มอยู่ และ คอยดูดซับ โฟตอนเอาไว้
เพราะฉะนั้นแทนที่ แสงจะออกมา มันก็กลายเป็น ความร้อนออกมาแทน
และ 3. ต่อให้มันไม่มีปลอกหุ้ม
แต่เนื่องจากแสง จะถูกสร้างขึ้น เฉพาะในจุดที่สารกึ่งตัวนำทั้ง 2 สัมผัสกัน เฉพาะฉะนั้น เราจะไม่มีทางที่จะเห็นแสงได้เลยครับ
เพราะพื้นที่มันหนาไปครับ
ฉะนั้นวิธีแก้ไขปัญหา ก็คือ ให้เราย้ายสารกึ่งตัวนำทั้ง 2 ออกมา เพื่อไม่ให้มันทึบ
หลังจากนั้นลดความหนา ของชั้น สารกึ่งตัวนำ บางตัวลง จนแสงสามารถส่องผ่านทะลุได้
และนี่คือ วิธีการทำงานทั่วไปของ LED มาจนถึงทุกวันนี้
เพราะฉะนั้น หลอด LED ก็จะมีชั้นหนึ่งที่เป็น ซับสเตรด
แล้วเราก็จะเพิ่มชั้นของสารกึ่งตัวนำชนิด N ลงไป
และเพิ่มสารกึ่งตัวนำชนิด P ที่บางกว่า ลงไป
นอกจากนี้ เราจะต้อง ต่อ ลวดเส้นเล็กๆ ออกมา นำกระแสได้
มาถึงตอนนี้ แสงมันก็ออกมาแล้วครับ
แต่แสงที่ออกมา มันจะกระจัดกระจาย ไม่เป็นทิศเป็นทาง
ดังนั้น ทางผู้ผลิต เขาก็จะเพิ่ม ตัวสะท้อนแสง เป็น รูปกรวย
เพื่อให้แสงรวมตัวกัน ส่องไปยังด้านบน
แล้วเขาก็จะใส่อิพ๊อกซี่เรซิน เคลือบ เพื่อให้มันมีความทนทานมากขึ้น ออกมาเป็น LED
สำหรับหลอดไฟ LED ก็มีหลากหลายขนาด หลากหลายรุ่น
ตัวที่เราเจอบ่อยๆ ก็จะเป็นขนาด 5 มิลลิเมตร
หรือ เล็กลงมาหน่อยก็ 3mm เราสามารถสั่งเป็นกล่อง มาทดลองมาต่อง DIY ได้นะครับ
อย่างตัวนี้ ขนาด 3mm 500 ดวง ราคา 100.- เองครับ
ขนาด 10 mm ก็มีขาย ด้วยเหมือนกันครับ หัวมันก็จะโตมากกว่าปกติ
LED บางตัว เปลี่ยนสีได้เอง
LED บางตัว ก็สามารถ ป้อนไฟได้ 2 ฝั่ง
และมีบางตัว มี 3 Pin 2 ไส้ ในตัวเดียวกัน ป้อนไฟ ด้านหนึ่งสีหนึ่ง อีก ด้านสีหนึ่ง
และ LED แบบ RGB ก็มีครับ ซึ่งมี 4 ขา และมีหลอด LED 3 ดวงแยกจากกัน
หลอด LED มันจะกิน แรงดันประมาณ 2V - 3V อาจจะมากหรือต่ำกว่านี้นิดหน่อย และ การ กระแสก็ กินในระดับ มิลิแอมป์
เนื่องจากคลิปนี้ ผมอธิบายตามความเข้าใจของผม ถ้าหากข้อมูลมีความผิดพลาดประการใด
เพื่อนๆสามารถ คอมเมนท์ เสนอแนะได้เลยนะครับ
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่าน ที่ติดตามรับชมครับ
#หลอดLEDคืออะไร? #LED