Ohatra amin'ny fanontaniana momba ny diôda mamoaka hazavana (LED)
Ny diode mamoaka hazavana (LED) dia fitaovana semiconductor izay mamoaka hazavana rehefa misy herinaratra mikoriana ao anatiny. Ny tranga ao ambadiky ny LED dia fantatra amin'ny hoe electroluminescence, izay andefasan'ny fitaovana semiconductor hazavana rehefa misy herinaratra miparitaka. Lasa malaza be ny LED amin'ny fampiharana isan-karazany noho ny fahombiazany avo lenta sy ny androm-piainany lava raha oharina amin'ny loharanon-jiro nentim-paharazana toy ny takamoa incandescent.
Ato amin'ity lahatsoratra ity, hiresaka momba ny olana sasany mifandraika amin'ny LED isika ary hanazava ny vahaolana sy ny fifanakalozan-kevitra momba azy ireo amin'ny antsipiriany mba hanampiana amin'ny fahatakarana ny foto-kevitra ao ambadiky ny trangan-javatra ity.
Ohatra Fanontaniana 1: Toetra fototra amin'ny LED
Fanontaniana: Ny LED dia manana fahafahana mamoaka hazavana miaraka amin'ny halavan'ny onjam-pahazavana 650 nm (nanometer). Kajy ny angovon'ny fotona avoakan'ity LED ity amin'ny elektrôna-volts (eV).
Dinika:
Azo kajy amin'ny alalan'ny fampitoviana Planck ny angovon'ny fotona:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
Aiza:
– \( E \) dia ny angovon'ny fotona,
– \( h \) dia ny tsy miovaovan'i Planck (\(6.626 \times 10^{-34} \text{ Js}\)),
– Ny hafainganam-pandehan'ny hazavana dia ny (c) (3 x 10^8 m/s),
– Ny halavan'ny onjam-pahazavana (650 nm na 650 x 10^{-9} \text{ m}\)) dia ny \( \lambda \)).
Ny fanoloana ireo soatoavina ireo ao amin'ny fampitoviana dia miteraka:
\[
E = 6.626 x 10^{-34} x 3 x 10^8}{650 x 10^{-9}}
= \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{650 \times 10^{-9}}
= 3.05 x 10^{-19} J
\]
Manaraka izany, dia avadika ho elektrôna-volts ny Joules amin'ny fampiasana ny fiovam-po \(1 \text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ J}\):
\[
E = 3.05 x 10^{-19}}{1.602 x 10^{-19}}
≈ 1.90 \text{ eV}
\]
Noho izany, ny angovon'ny fotona avoakan'ny LED manana halavan'ny onjam-pahazavana 650 nm dia eo amin'ny 1.90 eV eo ho eo.
Ohatra 2: Voltazy mandroso LED
Fanontaniana: Ny LED mena dia manana voltase mandroso 2V ary mitaky courant 20 mA mba hiasa tsara. Kajio ny hery lanin'ny LED.
Dinika:
Mba hikajiana ny hery voarain'ny LED dia mampiasa ny raikipohy fototra ho an'ny hery isika, dia ny hoe:
\[ P = V x I \]
Aiza:
– \( P \) dia ny hery amin'ny Watts (W),
– \( V \) dia ny voltazy amin'ny Volts (V),
– Ny herinaratra (courant) dia aseho amin'ny Amperes (A).
Soloy ao amin'ny fampitoviana ireto soatoavina ireto:
\[
P = 2 \text{ V} \text{ 20 \text{ mA}
= 2 \text{ V} \times 0.02 \text{ A}
= 0.04 \text{ W}
\]
Noho izany, ny hery voarain'ny LED mena miasa amin'ny voltase mandroso 2V sy courant 20 mA dia 0.04 Watts.
Ohatra 3: Fahombiazan'ny LED
Fanontaniana: Manana fahombiazana kuantumika 30% ny LED manga. Raha mampiasa herinaratra 0.1 W ny LED, ohatrinona ny hery avoakany ho hazavana?
Dinika:
Ny fahombiazana kuantum (η) dia ny tahan'ny hery avoaka amin'ny endrika hazavana (P_luminous) amin'ny hery elektrika miditra (P_input):
\[ η = \frac{P_{\text{mamirapiratra}}}{P_{\text{input}}} \]
Mba hahitana ny \( P_{\text{luminous}} \), ampiasao ity raikipohy manaraka ity miaraka amin'ny sandan'ny fahombiazana 30% na 0.30:
\[
0.30 = \frac{P_{\text{mamirapiratra}}}{0.1 \text{ W}}
\]
Noho izany:
\[
P_{\text{mamirapiratra}} = 0.30 \times 0.1 \text{ W}
= 0.03 \text{ W}
\]
Noho izany, ny hery avoakan'ny LED amin'ny endrika hazavana dia 0.03 Watt.
Ohatra amin'ny olana faha-4: Faritra LED mifanesy
Fanontaniana: Manana LED telo ianao izay manana voltase mandroso 2V avy izay mila ampifandraisina mifanesy. Raha 9V ny loharanon'ny voltase, dia farito ny sandan'ny resistor ilaina mba hamerana ny courant ho 20 mA.
Dinika:
Rehefa ampifandraisina mifanesy ny LED, ny voltase ilaina rehetra dia ny fitambaran'ny voltase mandroso an'ny LED tsirairay:
\[
V_{total} = V_f1 + V_f2 + V_f3
= 2V + 2V + 2V
= 6 V
\]
Ny voltazy sisa tavela izay tsy maintsy avoaka amin'ny resistor dia:
\[
V_{R} = V_{loharano} – V_{total}
= 9V – 6V
= 3 V
\]
Raha 20 mA ny courant irina, dia kajiana amin'ny alalan'ny Lalàn'i Ohm ny sandan'ny resistor:
\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \text{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= 150 \ Omega
\]
Noho izany, ny sandan'ny resistor ilaina dia 150 ohms.
Ohatra 5: Faritra LED Parallel izay mametra ny courant
Fanontaniana: Ao anaty circuit iray, misy LED roa mifanitsy, samy manana voltase mandroso 2V sy courant 20 mA avy. Inona ny courant manontolo ilaina avy amin'ny loharanon'ny voltase 5V raha toa ka resistor no ampiasaina ho an'ny LED tsirairay?
Dinika:
Ho an'ny LED milahatra mifanitsy, ny LED tsirairay dia hiaina voltase mitovy, izany hoe ny voltase mandroso tsirairay avy, ary satria mila courant 20 mA isaky ny LED izy ireo dia toy izao ny courant manontolo:
\[
I_{total} = I_1 + I_2
= 20 \text{ mA} + 20 \text{ mA}
= 40 mA
\]
Mba hikajiana ny sandan'ny resistor ho an'ny LED tsirairay:
\[
V_{R} = V_{loharano} – V_f
= 5V – 2V
= 3 V
\]
Ny sandan'ny resistor mba hamerana ny courant ao amin'ny LED tsirairay dia:
\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \text{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= 150 \ Omega
\]
Noho izany, ny LED tsirairay dia mitaky resistor 150 ohm. Ny totalin'ny courant ilaina avy amin'ny famatsiana herinaratra 5V dia 40 mA.
Famaranana
Singa tena ilaina amin'ny elektronika maoderina ny LED noho ny fahafahany manome jiro mahomby sy maharitra ela. Ny fahatakarana ireo foto-kevitra fototra toy ny voltase mandroso, ny courant, ny herinaratra, ny fahombiazan'ny quantum, ary ny fomba fanamboarana azy ireo ao anaty circuit dia hanome fototra matanjaka ho an'ny fampiharana azo ampiharina. Ireo ohatra etsy ambony ireo dia dingana voalohany mankany amin'ny fifehezana ireo fampiharana sy kajikajy isan-karazany mifandraika amin'ny fampiasana LED amin'ny circuit elektronika.
