الديود الباعث للضوء
Light Emitting Diode

الديود الباعث للضوء يعتبر من أشهر المكونات الإلكترونية و أكثرها استخداما في مجال الإلكترونيات و الأجهزة الإلكترونية , حيث لا يخلو جهاز إلكتروني منه , و هو عبارة عن باعث ضوئي يعطي ضوء عند تطبيق فرق جهد كهربائي علي طرفيه.

يصنف الديود الباعث للضوء من عائلة أنصاف النواقل Semi Conductors و هي مواد تجمع بين خصائص الموصلات و العوازل الكهربائية فهي توصل التيار الكهربائي ولكن ليس بكفاءة الموصلات الكهربائية (كالنحاس و الألمنيوم و الحديد) و أيضا تتميز بعزل كهربائي و لكن ليس بكفاءة العوازل الكهربائية (كالخشب والبلاستيك) و لكن خواصها تتغير بتطبيق فرق جهد عليها . من أشهر أنصاف النواقل السيليكون Si و الجرمأنيوم Gr.

طريقة التشغيل: 

تشغيل الديود سهل و بسيط جدا , نحتاج فقط إلي مصدر جهد كهربائي مستمر و مقاومة (لتقليل التيار المار فيه و حمايته من التلف). 

يتكون الديود من طرفين أحدهما موجب يسمي مصعد Anode و الطرف الآخر سالب و يسمي المهبط Cathode. يتم توصيل الطرف الموجب مع الطرف الموجب للبطارية و يوصل الطرف السالب مع الطرف السالب للبطارية , في هذهالحالة يعمل الديود أما إذا تم عكس التوصيل فيؤدي ذلك إلى تلف الديود مباشرة.

في الرسم تمثل قاعدة المثلث الطرف الموجب للديود بينما يمثل رأس المثلث الطرف السالب .

على الواقع يكون الطرف الموجب هو الطرف الأطول لأرجل الديود و الطرف السالب هو الطرف الأقصر في حالة الديود الجديد , أما في حالة الديود المستعمل يمكنا معرفة القطبية من الديود نفسه حيث يمثل القسم الأكبر حجما داخل الديود القطب السالب بينما القسم الأصغر يمثل الطرف الموجب.

خصائص الديود الباعث للضوء:

يوضح الشكل العلاقة بين التيار المار في الديود و الجهد المطبق على أطرفه, نلاحظ من الشكل أن العلاقة ليست خطية, فعند 0.5 فولط لا يعمل الديود أما عند الوصول إلى 1 فولط يكون التيار المسحوب 5 ميلي أمبير تقريبا , عند تطبيق1.5 فولط يكون التيار المسحوب 15 ميلي أمبير تقريبا و عند تطبيق 2 فولط يكون التيار المسحوب كبيرا جدا مما يؤدي إلى تلف الديود.

عند العمل مع اي مكون إلكتروني لابد من قراءة قائمة البيانات Data sheet جيدا كي يمكنك معرفه القيم الحرجه من الجهد والتيار حتى لا يتلف الموكن الإلكتروني.

ومن هذه البيأنات التي يجب معرفتها في قائمة البيانات:

I_F max: وهو أقصى تيار يتحمله الديود وبعدها يتلف إذا ارتفعت هذه القيمة.
V_F type: وهو الجهد المتكون على اطراف الديود الباعث للضوء أثناء عمله.
V_F max: وهو أقصى جهد يمكن تطبيقه علي الديود الباعث للضوء وبعدها يتلف.
V_R max: وهو أقصى جهد يمكن تطبيقه عند حدوث خطأ وعكس القطبية علي الديود الباعث للضوء وفي هذه الحالة لا يعمل لأن القطبية معكوسة. 

مثال عملي:

من الجدول السابق, عند استخدام الديود الباعث للضوء الأخضر نجد أن أقصى تيار هو 25 ميللي امبير لذلك نصمم الدائرة لكي تسحب تيار كهربي 20 ميللي امبير لضمان أن الديود الباعث للضوء لا يتلف ويعمل باستقرار . 

الجهد المطبق اثناء التشغيل 2.2 فولت القانون المستخدم هو قانون اوم(V = I x R) تقريبا 2 فولت و نستخدم مصدر جهد مستمر 12 فولت .

دور المقاومة R هو اختيار التيار المناسب الذي سوف يمر في الديود الباعث للضوء وتقليله حتي لا يتلف من ارتفاع التيار .

نحسب فرق الجهد علي المقاومة وهو عبارة عن جهد المصدر مطروح منه الجهد المطبق على المقاومة

V_R = V – V_LED

V_R = 12 – 2 = 10 Volt

نضع قيمة التيار المراد سحبه من المصدر وهو20 ميللي امبير ونعوض في قأنون اوم

V_R = I x R
R = V_R / I 
R = 10 Volt /20x10-3 A
R = 500 ohm

لكن لا توجد مقاومه 500 اوم فيمكننا استخدام مقاومه 560 اوم او مقاومه 470 اوم وذلك لن يؤثر علي عمل الثنائي بشكل كبير.

ملاحظة: اذا تم نزع المقاومة وتشغيل الثنائي بدون مقاومه وتبعا لقأنون اوم فأن التيار المسحوب سيكون كبير جدا ممكن يؤدي الي تلف الثنائي في الحال. 

تطبيقات الديود الباعث للضوء فى الحياه العملية:

• يستخدم كمؤشر فى الأجهزة الإلكترونية كالتى تضيئ عند تشغيل الحاسوب أو فى التلفاز لتدل ان الجهاز يعمل. 
• تستخدم كإضاءة خلفيه لبعض الجوالات القديمة .
• تستخدم فى السيارة لتدل على نقصان الوقود او انخفاض جهد البطارية او دلاله على عمل المصابيح فى السياره .
• تستخدم فى ألعاب الاطفال .

مميزات الديود الباعث للضوء عن اللمبة العادية:

 الديود الباعث للضوء يضئ نتيجة انبعاث فوتونات عند تطبيق فرق جهد عليه وليس نتيجه لتسخين فتيل وبذلك فهى لا تسخن .

 يستهلك كمية طاقة اقل بكثير مما يجعله مناسب فى التطبيقات ذات البطارية فهو لا يستهلك طاقه تذكر 
 اخف وزنا واصغر حجما ومتعدد الأشكال و الألوان ليناسب جميع التطبيقات .

أنواع اخرى للديود الباعث للضوء:

1-) Infra Red-LED

 وهو ديود باعث للأشعة تحت الحمراء كالتى توضع فى أجهزة التحكم عن بعد مثل التلفاز و مشغل الموسيقى والمكيف.

وهو مناسب لإرسال البيانات فى الاماكن المضيئه حيث لا تتداخل هذه الموجات مع موجات الضوء العادي.

وعند تشغيله فإنه يشع أشعه تحت الحمراء لا ترى بالعين المجردة و للتأكد أن الليد يعمل من الممكن تصوير الليد بكاميرا الهاتف المحمول حيث سيضيء على الشاشة لأن كاميرات الهواتف او الكاميرات الديجتال تستطيع رؤية الاشعة تحت الحمراء التى لا تستطيع العين البشرية برؤيتها .

2-) Bi-LED

هو عباره عن ديودين متعاكسين يستطيع بعث 3 الوان, يتكون من طرفين مثل الديود العادى عند تطبيق جهد يضيء بلون معين وعند عكس الجهد يظهر لون آخر وللحصول على اللون الثالث (محصلة اللونين) نطبق جهد متردد.

مثل الليد الذى يعبرعن حالة شحن البطارية فى الحاسب المحمول بحيث يكون أخضر إذا كانت البطارية مشحونة أو برتقالي فى حالة الشحن او أحمر إذا كانت البطاريه فارغة.

3-) Tri-LED

هو عباره عن ديودين مصنوعين فى علبه واحده بنفس فكره عمل Bi-Led لكن بثلاث أطراف: طرف مشترك وهو الأرضى والطرفين الباقيين كل منهما يضيئ ديود, لكن ميزته تكمن في إمكانية الحصل على اللون الثالث عن طريق إضاءة الديودين مع بعضهما دون الحاجه الى تيار متردد.

4-) RGB-LED

وهو عباره عن ثلاث دويدات فى نفس العلبة مما يتيح الحصول على جميع الالوان لأنه يحتوى على الالوان الاساسية الاحمر والاخضر والازرق والتى يتكون منها كل الالوان بخلط اى لونين معا وهو يتكون من اربعه ارجل واحده مشتركه وطرف لكل ليد .

5-) الشاشة السباعية Segment Display

و هي شاشة تتكون من سبع ديودات , سهلة الاستخدام ممكن أن تكون أحادية أو متعددة الألوان تستعمل في المصاعد و الساعات الرقمية.

6-) الشاشة النقطية Dot Matrix Display

وهي عبارة عن شاشة تحتوى على مصفوفات من الديود الباعث للضوء وتستخدم لعرض الاشكال والحروف العربية والارقام والصور احادية اللون وتستخدم فى الاعلانات التجارية او فى المحلات للعروض ويوجد منها متعدد الالوان

7-) فلاش الكاميرا Camera Flash Light

وهو عباره عن وميض قوى يوضع فى اجهزه الجوال الحديثه ومع الكاميرات الرقمية الحديثه للتصوير فى الاماكن المظلمة

8-) نظام السيارة الضوئيCar Light System

يستخدم فى المصابيح الامامية والخلفية نظرا لشدة الاضاءة العالية خفة الوزن وسهولة التشكيل لصنع مصابيح ذات شكل جذاب وانسيابي مع جسم السيارة

9-) إشارات المرور Traffic Lights

تجميع عدد من الديودات مع بعضها البعض لتكوين ليد كبير.

 

 

بقلم: م.محمد مأمون
نسخة PDF

سجل الآن