Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Àwọn Díódì Tí Ń Ta Ìmọ́lẹ̀ (Àwọn Lédì)
Dóódì tí ń tú ìmọ́lẹ̀ jáde (LED) jẹ́ ẹ̀rọ semikondokito kan tí ó máa ń tú ìmọ́lẹ̀ jáde nígbà tí iná mànàmáná bá ń ṣàn kọjá rẹ̀. Ohun tó ṣẹlẹ̀ lẹ́yìn àwọn LED ni a mọ̀ sí electroluminescence, níbi tí ohun èlò semikondokito kan ti ń tú ìmọ́lẹ̀ jáde nígbà tí iná mànàmáná bá ń yọ lẹ́nu. Àwọn LED ti di gbajúmọ̀ gan-an nínú onírúurú ohun èlò nítorí pé wọ́n ń ṣiṣẹ́ dáadáa àti pé wọ́n ń pẹ́ ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn orísun ìmọ́lẹ̀ ìbílẹ̀ bíi àwọn bulbulu incandescent.
Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó jíròrò díẹ̀ lára àwọn ìṣòro tó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn LED àti àlàyé wọn àti ìjíròrò wọn ní kíkún láti ran wá lọ́wọ́ láti lóye èrò tó wà lẹ́yìn ìṣẹ̀lẹ̀ yìí.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Àwọn Àbùdá Pàtàkì ti Àwọn LED
Ìbéèrè: LED kan ní agbára láti tú ìmọ́lẹ̀ jáde pẹ̀lú ìgbì omi 650 nm (nanometers). Ṣírò agbára àwọn photon tí LED yìí ń tú jáde nínú electron-volt (eV).
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro agbara fotonu nipa lilo idogba Planck:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
iṣẹ́ mi:
– \(E \) ni agbara fotonu,
– \( h \) jẹ́ ti Planck tí ó dúró ṣinṣin (\(6.626 \times 10^{-34} \text{ Js}\)),
– \( c \) ni iyara ina (\(3 \igba 10^8 \text{ m/s}\)),
– \( \lambda \) ni igbi ina (650 nm tabi \(650 \times 10^{-9} \text{ m}\)).
Rírọpò àwọn iye wọ̀nyí sínú ìfojúsùn náà ń mú kí ó rí bẹ́ẹ̀:
\[
E = \frac{6.626 \igba 10^{-34} \ìgbà 3 \ìgbà 10^8}{650 \ìgbà 10^{-9}}
= \frac{1.9878 \igba 10^{-25}}{650 \igba 10^{-9}}
= 3.05 \igba 10^{-19} \ọ̀rọ̀{ J}
\]
Lẹ́yìn náà, a yí Joules padà sí electron-volts nípa lílo ìyípadà \(1 \text{eV} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ J}\):
\[
E = \frac{3.05 \igba 10^{-19}}{1.602 \igba 10^{-19}}
≈ 1.90 \ọ̀rọ̀{ eV}
\]
Nítorí náà, agbára fọ́tòn tí LED kan tí ó ní ìwọ̀n ìgbì omi 650 nm ń tú jáde jẹ́ nǹkan bí 1.90 eV.
Àpẹẹrẹ 2: Fóltéèjì Ìfàsẹ́yìn LED
Ìbéèrè: LED pupa kan ní foliteji iwájú ti 2V ó sì nílò ìṣàn omi ti 20 mA láti ṣiṣẹ́ dáadáa. Ṣírò agbára tí LED náà ń lò.
Ìjíròrò:
Láti ṣírò agbára tí LED gbà, a lo ìlànà ìpìlẹ̀ fún agbára, èyí ni:
\[ P = V \igba I \]
iṣẹ́ mi:
– \( P \) ni agbara ninu Watts (W),
– \( V \) ni folti ni Volts (V),
– \( I \) ni agbara ina ninu Amperes (A).
Rọpo awọn iye wọnyi sinu idogba:
\[
P = 2 \ọ̀rọ̀{ V} \ìgbà 20 \ọ̀rọ̀{ mA}
= 2 \ọ̀rọ̀{ V} \ìgbà 0.02 \ọ̀rọ̀{ A}
= 0.04 \ọ̀rọ̀{ W}
\]
Nítorí náà, agbára tí LED pupa kan gbà tí ó ń ṣiṣẹ́ ní foliteji iwájú ti 2V àti ìṣàn 20 mA jẹ́ 0.04 Watts.
Àpẹẹrẹ 3: Lílo LED dáadáa
Ìbéèrè: LED aláwọ̀ búlúù ní agbára ìṣiṣẹ́ 30%. Tí LED bá ń lo 0.1 W ti agbára iná mànàmáná, agbára mélòó ni a máa ń tú jáde gẹ́gẹ́ bí ìmọ́lẹ̀?
Ìjíròrò:
Ìṣiṣẹ́ kámẹ́rà (η) ni ìpíndọ́gba agbára tí a tú jáde ní ìrísí ìmọ́lẹ̀ (P_luminous) sí ìlọ́po agbára iná mànàmáná (P_input):
\[ η = \frac{P_{\text{luminous}}}{P_{\text{input}}} \]
Láti rí \(P_{\text{luminous}} \), lo ìṣirò yìí pẹ̀lú iye ìṣedéédé ti 30% tàbí 0.30:
\[
0.30 = \frac{P_{\text{luminous}}}{0.1 \text{ W}}
\]
Bayi:
\[
P_{\text{luminous}} = 0.30 \times 0.1 \text{ W}
= 0.03 \ọ̀rọ̀{ W}
\]
Nítorí náà, agbára tí LED fi sílẹ̀ ní ìrísí ìmọ́lẹ̀ jẹ́ 0.03 Watt.
Àpẹẹrẹ Ìṣòro 4: Sẹ́ẹ̀tì LED Series
Ìbéèrè: O ní LED mẹ́ta pẹ̀lú foliteji iwájú ti 2V ọ̀kọ̀ọ̀kan tí ó nílò láti so pọ̀ ní ìtẹ̀léra. Tí orísun foliteji bá jẹ́ 9V, pinnu iye resistor tí a nílò láti dín agbára ìṣàn náà kù sí 20 mA.
Ìjíròrò:
Nígbà tí a bá so àwọn LED pọ̀ ní ìtẹ̀léra, àpapọ̀ folti tí a nílò ni àròpọ̀ àwọn folti iwájú ti LED kọ̀ọ̀kan:
\[
V_{lapapọ} = V_f1 + V_f2 + V_f3
= 2V + 2V + 2V
= 6V
\]
Folti ti o ku ti resistor gbọdọ tu silẹ ni:
\[
V_{R} = V_{orisun} – V_{lapapọ}
= 9V – 6V
= 3V
\]
Pẹ̀lú ìṣàn omi tí a fẹ́ tí ó jẹ́ 20 mA, a ṣe ìṣirò iye resistor nípa lílo Òfin Ohm:
\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \ọ̀rọ̀{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= 150 \Omega
\]
Nítorí náà, iye resistance ti a beere jẹ 150 ohms.
Àpẹẹrẹ 5: Ìyíká Ìwọ̀n Ìpele LED Parallel Current
Ìbéèrè: Nínú àyíká kan, àwọn LED méjì ló wà ní ìfẹ̀gbẹ́kẹ̀gbẹ́, ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn ní foliteji iwájú ti 2V àti ìṣàn omi ti 20 mA. Kí ni àpapọ̀ ìṣàn omi tí a nílò láti orísun foliteji 5V tí a bá lo resistor fún LED kọ̀ọ̀kan?
Ìjíròrò:
Fún àwọn LED tí a ṣètò ní ìfẹ̀sẹ̀tẹ̀léra, LED kọ̀ọ̀kan yóò ní ìrírí folti kan náà, èyí ni folti iwájú wọn, àti níwọ̀n ìgbà tí wọ́n nílò 20 mA ti ìfúnni fún LED kọ̀ọ̀kan, gbogbo ìfúnni náà jẹ́:
\[
I_{lapapọ} = I_1 + I_2
= 20 \ọrọ{mA} + 20 \ọrọ{mA}
= 40 \ọ̀rọ̀{ mA}
\]
Lati ṣe iṣiro iye resistance fun LED kọọkan:
\[
V_{R} = V_{orisun} – V_f
= 5V – 2V
= 3V
\]
Iye resistor lati fi opin si sisan ninu LED kọọkan ni:
\[
R = \frac{V_{R}}{I}
= \frac{3V}{20 \ọ̀rọ̀{ mA}}
= \frac{3V}{0.02A}
= 150 \Omega
\]
Nítorí náà, LED kọ̀ọ̀kan nílò resistor 150 ohm. Gbogbo agbara ina ti a nilo lati ipese agbara 5V jẹ 40 mA.
Ipari
Àwọn LED jẹ́ àwọn ohun pàtàkì nínú ẹ̀rọ itanna òde òní nítorí agbára wọn láti pèsè ìmọ́lẹ̀ tó gbéṣẹ́ pẹ̀lú ìgbésí ayé gígùn. Lílóye àwọn èrò ìpìlẹ̀ bíi foliteji iwájú, ìṣàn, agbára, ìṣiṣẹ́ quantum, àti bí a ṣe lè ṣètò wọn nínú circuit yóò pèsè ìpìlẹ̀ tó lágbára fún àwọn ohun èlò tó wúlò. Àwọn àpẹẹrẹ tí a mẹ́nu kàn lókè yìí jẹ́ ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́ sí ṣíṣe àkóso onírúurú ohun èlò àti ìṣirò tó ní í ṣe pẹ̀lú lílo àwọn LED nínú àwọn circuits oníná.
