အလင်းထုတ်လွှတ်သော ဒိုင်အိုဒက် (LED) များအကြောင်း ဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ

အလင်းထုတ်လွှတ်သော ဒိုင်အိုဒက် (LED) များအကြောင်း ဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ

အလင်းထုတ်လွှတ်ဒိုင်အိုဒ် (LED) ဆိုသည်မှာ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းတစ်ခု ဖြတ်သန်းစီးဆင်းသောအခါ အလင်းထုတ်လွှတ်သည့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ LED များ၏နောက်ကွယ်ရှိ ဖြစ်စဉ်ကို electroluminescence ဟုခေါ်ပြီး တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုသည် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းတစ်ခုကြောင့် လှုံ့ဆော်ခံရသောအခါ အလင်းထုတ်လွှတ်သည်။ LED များသည် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် သက်တမ်းရှည်မှုကြောင့် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် အလွန်ရေပန်းစားလာခဲ့သည်။

ဤဆောင်းပါးတွင် LED မီးများနှင့် ဆက်စပ်သော ဥပမာပြဿနာအချို့ကို ဆွေးနွေးပြီး ဤဖြစ်စဉ်၏နောက်ကွယ်ရှိ အယူအဆကို နားလည်ရန် ၎င်းတို့၏ ဖြေရှင်းချက်များနှင့် ဆွေးနွေးချက်များကို အသေးစိတ်ရှင်းပြပါမည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၁: LED များ၏ အခြေခံဂုဏ်သတ္တိများ

မေးခွန်း: LED တစ်လုံးသည် 650 nm (nanometers) လှိုင်းအလျားရှိသော အလင်းကို ထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းရှိသည်။ ဤ LED မှထုတ်လွှတ်သော ဖိုတွန်များ၏ စွမ်းအင်ကို အီလက်ထရွန်ဗို့ (eV) ဖြင့် တွက်ချက်ပါ။

ဆွေးနွေးချက်:
ဖိုတွန်စွမ်းအင်ကို Planck ၏ညီမျှခြင်းကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်-

\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]

ဘယ်နေရာ:
–\( E\) သည် ဖိုတွန်စွမ်းအင်ဖြစ်ပြီး၊
– \( h \) သည် Planck ၏ ကိန်းသေ (\(6.626 \times 10^{-34} \text{ Js}\)) ဖြစ်သည်။
- \( c \) သည် အလင်း၏အလျင် (\(3 \times 10^8 \text{ m/s}\)) ဖြစ်သည်။
– \( \lambda \) သည် အလင်း၏ လှိုင်းအလျား (650 nm သို့မဟုတ် \(650 \times 10^{-9} \text{ m}\)) ဖြစ်သည်။

ဤတန်ဖိုးများကို ညီမျှခြင်းထဲသို့ အစားထိုးခြင်းဖြင့် ရရှိသည်-

\[
E = \frac{၆.၆၂၆ \x၁၀^{-၃၄} \x၃ \x၁၀^၈}{၆၅၀ \x၁၀^{-၉}}
= \frac{၁.၉၈၇၈ \xam ၁၀^{-၂၅}}{၆၅၀ \xam ၁၀^{-၉}}
= ၃.၀၅ \x၁၀^{-၁၉} \text{ J}
\]

ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် \(1 \text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ J}\) ဟူသော ပြောင်းလဲမှုကို အသုံးပြု၍ ဂျိုးလ်ကို အီလက်ထရွန်ဗို့များအဖြစ် ပြောင်းပါသည်။

\[
E = \frac{3.05 \times 10^{-19}}{1.602 \times 10^{-19}}
≈ ၁.၉၀ \text{ eV}
\]

ထို့ကြောင့် 650 nm လှိုင်းအလျားရှိသော LED မှထုတ်လွှတ်သောဖိုတွန်စွမ်းအင်သည် 1.90 eV ခန့်ရှိသည်။

ဥပမာ ၂: LED ရှေ့သို့ဗို့အား

မေးခွန်း: အနီရောင် LED တွင် 2V forward voltage ရှိပြီး ကောင်းမွန်စွာလည်ပတ်ရန် 20 mA current လိုအပ်သည်။ LED မှ သုံးစွဲသော power ကို တွက်ချက်ပါ။

ဆွေးနွေးချက်:
LED မှ စုပ်ယူသော ပါဝါကို တွက်ချက်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပါဝါအတွက် အခြေခံညီမျှခြင်းကို အသုံးပြုပါသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ-

\[ P = V \မြှောက်လဒ် I \]

ဘယ်နေရာ:
– \( P \) သည် ပါဝါကို ဝပ် (W) ဖြင့် ဖော်ပြသည်
– \( V \) သည် ဗို့အား (V) ဖြင့် ဖြစ်သည်၊
-\(I\) သည် လျှပ်စီးကြောင်း အမ်ပီယာ (A) ဖြစ်သည်။

ဤတန်ဖိုးများကို ညီမျှခြင်းထဲသို့ အစားထိုးပါ-

\[
P = 2 {\text{ V}} \times 20 {\text{ mA} }
= 2 \text{ V} \text{ A} နှင့် 0.02 \text{ A} မြှောက်လဒ်
= ၀.၀၄ \text{ W}
\]

ထို့ကြောင့် 2V ရှေ့သို့ဗို့အားနှင့် 20 mA လျှပ်စီးကြောင်းတွင် လည်ပတ်နေသော အနီရောင် LED မှ စုပ်ယူသော ပါဝါမှာ 0.04 Watts ဖြစ်သည်။

ဥပမာ ၃: LED စွမ်းဆောင်ရည်

မေးခွန်း: အပြာရောင် LED သည် quantum efficiency 30% ရှိသည်။ LED သည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား 0.1 W ကိုအသုံးပြုပါက အလင်းအဖြစ် ပါဝါမည်မျှထုတ်လွှတ်သနည်း။

ဆွေးနွေးချက်:
ကွမ်တမ် စွမ်းဆောင်ရည် (η) ဆိုသည်မှာ အလင်းပုံစံ (P_luminous) ဖြင့် ထုတ်လွှတ်သော ပါဝါနှင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား အဝင် (P_input) အချိုးဖြစ်သည်။

\[ η = \frac{P_{\text{luminous}}}{P_{\text{input}}} \]

\( P_{\text{luminous}} \) ကိုရှာရန်၊ 30% သို့မဟုတ် 0.30 ၏ ထိရောက်မှုတန်ဖိုးရှိသော အောက်ပါညီမျှခြင်းကို အသုံးပြုပါ။

\[
၀.၃၀ = \frac{P_{\text{luminous}}}{၀.၁ \text{ W}}
\]

ထို့ကြောင့်-

\[
P_{\text{luminous}} = ၀.၃၀ x ၀.၁ \text{ W}
= ၀.၀၄ \text{ W}
\]

ထို့ကြောင့် LED မှ အလင်းပုံစံဖြင့် ထုတ်လွှတ်သော ပါဝါမှာ 0.03 Watt ဖြစ်သည်။

ဥပမာပြဿနာ ၄: စီးရီး LED ဆားကစ်

မေးခွန်း: စီးရီးချိတ်ဆက်ရန် 2V forward voltage ရှိသော LED မီးလုံးသုံးလုံးရှိသည်။ ဗို့အားရင်းမြစ်သည် 9V ဖြစ်ပါက လျှပ်စီးကြောင်းကို 20 mA အထိ ကန့်သတ်ရန် လိုအပ်သော resistor ၏တန်ဖိုးကို ဆုံးဖြတ်ပါ။

ဆွေးနွေးချက်:
LED များကို စီးရီးဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသောအခါ၊ လိုအပ်သော စုစုပေါင်းဗို့အားသည် LED တစ်ခုစီ၏ ရှေ့သို့ဗို့အားများ၏ ပေါင်းလဒ်ဖြစ်သည်-

\[
V_{total} = V_f1 + V_f2 + V_f3
= ၂ ဗို့ + ၂ ဗို့ + ၂ ဗို့
= 6V ဖြစ်သည်
\]

resistor မှ ဖြည်ထုတ်ရမည့် ကျန်ရှိသော ဗို့အားမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်-

\[
V_{R} = V_{ရင်းမြစ်} – V_{စုစုပေါင်း}
= ၉ ဗို့ – ၆ ဗို့
= 3V ဖြစ်သည်
\]

လိုချင်သော လျှပ်စီးကြောင်း 20 mA ဖြင့်၊ resistor တန်ဖိုးကို Ohm's Law ကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်သည်။

\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \text{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= ၁၅၀ \အိုမီဂါ
\]

ထို့ကြောင့် လိုအပ်သော resistor တန်ဖိုးမှာ 150 ohms ဖြစ်သည်။

ဥပမာ ၅: Parallel LED Current Limiter Circuit

မေးခွန်း: ဆားကစ်တစ်ခုမှာ LED နှစ်လုံး parallel ပုံစံရှိပြီး တစ်လုံးချင်းစီမှာ 2V forward voltage နဲ့ 20 mA current ရှိပါတယ်။ LED တစ်လုံးချင်းစီအတွက် resistor တစ်လုံးသုံးရင် 5V voltage source ကနေ စုစုပေါင်း current ဘယ်လောက်လိုအပ်လဲ။

ဆွေးနွေးချက်:
parallel စီထားသော LED များအတွက် LED တစ်ခုစီသည် တူညီသောဗို့အား၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းတို့၏ သက်ဆိုင်ရာ forward voltage ကို ခံစားရမည်ဖြစ်ပြီး LED တစ်ခုလျှင် 20 mA လျှပ်စီးကြောင်း လိုအပ်သောကြောင့် စုစုပေါင်းလျှပ်စီးကြောင်းမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်-

\[
I_{စုစုပေါင်း} = I_1 + I_2
= 20 \text{mA} + 20 \text{ mA}
= ၄၀ မက်ဆာချူးဆက်
\]

LED တစ်ခုချင်းစီအတွက် resistor တန်ဖိုးကိုတွက်ချက်ရန်-

\[
V_{R} = V_{source} – V_f
= ၉ ဗို့ – ၆ ဗို့
= 3V ဖြစ်သည်
\]

LED တစ်ခုစီတွင် လျှပ်စီးကြောင်းကို ကန့်သတ်ရန် resistor တန်ဖိုးမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။

\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \text{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= ၁၅၀ \အိုမီဂါ
\]

ထို့ကြောင့် LED မီးလုံးတစ်လုံးစီအတွက် 150 ohm resistor တစ်ခု လိုအပ်ပါသည်။ 5V power supply မှ လိုအပ်သော စုစုပေါင်းလျှပ်စီးကြောင်းမှာ 40 mA ဖြစ်သည်။

နိဂုံး

LED မီးများသည် သက်တမ်းရှည်ကြာပြီး ထိရောက်သောအလင်းရောင်ကို ပေးစွမ်းနိုင်သောကြောင့် ခေတ်မီအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည်။ ရှေ့သို့ဗို့အား၊ လျှပ်စီးကြောင်း၊ ပါဝါ၊ ကွမ်တမ်ထိရောက်မှုနှင့် ဆားကစ်တစ်ခုတွင် ၎င်းတို့ကို မည်သို့ configure လုပ်ရမည်ကဲ့သို့သော အခြေခံသဘောတရားများကို နားလည်ခြင်းသည် လက်တွေ့အသုံးချမှုများအတွက် ခိုင်မာသောအခြေခံအုတ်မြစ်ကို ပံ့ပိုးပေးပါလိမ့်မည်။ အထက်ဖော်ပြပါ ဥပမာများသည် အီလက်ထရွန်းနစ်ဆားကစ်များတွင် LED မီးများအသုံးပြုခြင်းနှင့် ဆက်စပ်သော အသုံးချမှုများနှင့် တွက်ချက်မှုအမျိုးမျိုးကို ကျွမ်းကျင်စေရန် ပထမခြေလှမ်းများဖြစ်သည်။