ประวัติความเป็นมาของ LED

LED นั้นมีมานานแล้ว เริ่มปรากฎในแผงวงจรครั้งแรกเมื่อปี 1962 ซึ่งโดยช่วงแรกๆนั้น LED ให้ความเข้มแสงไม่มากนัก และมีใช้ในเฉพาะ ความถี่ในช่วงแสง infra-red ที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ (ซึ่งเรายังคงเห็นรูปแบบการใช้งานในช่วงแสง infra-red นี้ตามอุปกรณ์ประเภทรีโมทคอนโทรลในเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจนปัจจุบัน)
ต่อมา LED ถูกพัฒนาให้สามารถเปล่งแสงที่มองเห็นได้ โดยแสงสีแดง ถูกคิดค้นขึ้นได้ก่อน แต่ก็ยังมีความเข้มแสงที่ต่ำอยู่ หลังจากนั้น LED ก็ถูกพัฒนาเรื่อยมาจนกระทั่งสามารถให้แสงที่ครอบคลุมย่านความถี่ตั้งแต่ infrared แสงที่มองห็นไปจนถึงย่าน ultra violet หรือ UV
ต่อจากนั้น LED ก็ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ในอุปกรณ์ไฟแสดงตามแผงควบคุมต่างๆ, ในไฟแสดงตัวเลข seven segment และนาฬิกาดิจิตอล
ต่อมา LED ก็ถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพด้านความเข้มแสงมากขึ้น จึงทำให้เกิดการนำเอา LED มาใช้งานในการแสดงสัญญาณต่างๆ เช่น ไฟสัญญาณสำหรับการบิน ไฟสัญญาณจราจร และเนื่องด้วย LED มีข้อดีในหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นด้านประหยัดพลังงาน ด้านการใช้งานได้นานขึ้น การบำรุงรักษาที่ต่ำ ด้านความทนทานของตัวหลอดเอง และขนาดก็เล็กมากเมื่อเทียบกับหลอดไส้อย่างเดิม ทั้งยังปิดเปิดง่ายขึ้นแล้ว นักวิจัยและบริษัทต่างๆจึงมุ่งเน้นพัฒนาประสิทธิภาพด้านความเข้มแสงหรือความสว่างให้สูงขึ้นไปอีก เพื่อหวังที่จะนำเอา LED มาใช้เป็นไฟฟ้าแสงสว่างในชีวิตประจำวันเพื่อทดแทนหลอดไฟแบบที่มีใช้อยู่ทั่วไปในปัจจุบัน แต่ก็ติดปัญหาเรื่องการทำให้ LED มีแสงสีขาว เหมือนหลอดไฟทั่วไปไม่ได้
ผ่านมาเกือบ 30 ปี จนกระทั่ง ในปี 1990 นักวิทยาศาตร์ชาวญี่ปุ่น 3 คน ได้ร่วมกันพัฒนาจนประสบความสำเร็จ ซึ่งภายหลังทั้ง 3 คนนี้จึงได้รับการยกย่องและได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2014 ที่ผ่านมา ในฐานะเป็นผู้คิดค้นสิ่งประดิษฐ์ ที่จะทำให้เกิดการปฏิวัติวงการทั้งโลก ด้านไฟฟ้าแสงสว่างและการใช้พลังงาน ในศตวรรษที่ 21
หลักการทำงานของ LED
คำย่อ LED
L-Light แสง
E-Emitting เปล่งประกาย
D-Diode ไดโอด
แปลรวมกัน ก็คือ " ไดโอดชนิดเปล่งแสง "

มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจรคือ

การต่อวงจร
หลักการต่อวงจรของ LED เพียงจ่ายไฟบวกกระแสตรงเข้าที่ขา อาร์โนด (Anode) หรือขาที่ยาวกว่า และต่อไฟลบเข้ากับขา แคโธด(Cathode)หรือขาสั้น จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมตัว LED ที่เรียกว่า Vf หรือ Farword Voltage เมื่อมีแรงดันตกคร่อม Vf ที่ว่านี้ ด้วยคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำภายใน LEDก็จะเปล่งแสงออกมา แต่เพื่อจำกัดไม่ให้กระแสไหลผ่าน LED มากจนเกินไป ก็จำเป็นต้องต่อ ตัวต้านทาน หรือ R หรือ Resistor อนุกรมเข้าไปในวงจร ดังรูปข้างล่าง

Credit by http://www.klcbright.com/LEDis.php

LED 7 Segment

ตัวแสดงผล 7 ส่วน หรือที่เราเรียกว่า 7 Segment เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภท Display เช่นเดียวกับไดโอดแปลงแสง หรือ LED ตัว 7 Segment เองนั้นภายในก็คือ LED 7ตัว(หรือมากกว่า) มาต่อกันเป็นรูปตัวเลข 8 นั้นเองครับ ดังนั้นการใช้งาน 7 Segment จะเหมือนกับการใช้งาน LED

รูปแบบ และ สัญลักษณ์

ที่ตัว ส่วนแสดงผล 7 Segment จะมีชื่อกำกับอยู่ โดยจะไล่จาก A,B, C, D, E, F, G และจุด เป็นต้น ดังภาพ

แสดงตำแหน่งส่วนแสดงผล A- G

แอลอีดี 7 ส่วน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

1.แบบคอมมอนแอโนด (Common Anode) เป็นการนำเอาขาแอโนด ของแอลอีดีแต่ละตัวมาต่อร่วมกันเป็นจุดร่วม (Common) ส่วนขาที่เหลือใช้เป็นอินพุต คอยรับสถานะลอจิก  ซึ่ง(Common Anode) จะต้องป้อนอินพุตลอจิกลอจิกเป็น "1"  
2.แบบคอมมอนคาโทด (Common cathode) คือการนำเอาขาคาโทดของแอลอีดีแต่ละตัวมาต่อร่วมกันเป็นจุดร่วม (Common) เหมือนกับ Common  Anode แต่ Common  cathode  จะต้องป้อนอินพุตเป็นลอจิก "0"

การต่อ LED ภายในตัว7 Segment
7 Segment นั้นจะมีอยู่ 2 คอมมอนหลักๆ คือ แบบคอมมอน A (อาโนด) และแบบคอมมอนK (คาโทด)

รูป แสดงการนำเอา LED มาต่อกัน แบบคอมมอน K

รูป แสดงการนำเอา LED มาต่อกัน แบบคแมมอน K

การต่อแบบคอมมอน A เราจะใช้ขั้วลบ (-) ป้อนให้ที่ขา A - G ส่วนไฟบวก (+) จะมาป้อนที่จุดรวมของขา A
การต่อแบบคอมมอน K เราจะใช้ขั้วบวก (+) ป้อนให้ที่ขา A - G ส่วนไฟลบ (-) จะมาป้อนที่จุดรวมของขา K

การดูขา
LED 7-Segment ส่วนใหญ่แบบตัวเดียวเดี่ยวๆ มันจะมีขาทั้งหมด 10 ขา ข้างละ 5 ขาใช่ไหมครับ และขาที่เป็น Common ส่วนใหญ่มันจะเป็นขา กลาง ของทั้งสองด้าน วิธีวัดก็เอามิเตอร์ มาแล้วบิดมาที่ x1 เหมือนวัดค่า R แล้วเอาสายสีแดงของมิเตอร์มาจับที่ขากลางใช่ไหมครับ ส่วนสายสีดำก็ กวาดเลยทุกขาอย่างรวดเร็วเลยครับ ถ้ามันติดมีไฟออกเป็นสี ก็แสดงว่า7-Segment นั้นเป็น Common Cathode ครับ แต่ถ้าไม่ติดก็สลับเอาสายสีดำของมิเตอร์มาจับที่ขากลาง แล้วใช้สายสีแดงมากวาดที่ขาอื่นๆแทน มันควรจะติดล่ะทีนี้ ซึ่งหมายความว่า 7-Segment ตัวนั้นเป็น Common Anode ครับ

การตรวจสอบขาของ 7-Segment (ถ้าไม่มี datasheet)
   1. การตรวจสอบโดยใช้มัลติมิเตอร์แบบเข็ม
      จะใช้ย่านวัดโอห์มในการวัด โดยปรับย่านวัดไปที่ x1 ก่อน จากนั้นใช้ที่วัด วัดไปที่ขาของ 7 segment เรื่อยๆ จนกว่าจะเจอว่าขาอะไรเป็นขารวม หรือขาคอมมอน หากแน่ใจแล้วว่าขาที่ได้เป็นขาคอมมอน ให้ดูที่มิเตอร์ว่าขาคอมมอนของเรานั้นต่อกับสายสีอะไรของมัลติมิเตอร์
      ถ้าต่ออยู่กับสายสีดำ แสดงว่าเป็นคอมมอน A
      ถ้าต่ออยู่กับสายสีแดง แสดงว่าเป็นคอมมอน K
       การจ่ายไฟของย่านวัดค่าโอห์มจะจ่ายสลับขั้วกัน
      เราก็ทำการหาขาทีเหลือคือ ขา A - G
   2. การตรวจสอบโดยใช้ถ่านไฟฉายขนาด 3 V
      เราจะใช้ไฟประมาณ 3V ในการตรวจสอบ โดยทำแบบเดียวกับการใช้มิเตอร์ คือต้องหาขาร่วมให้ได้ก่อน และเมื่อแน่ใจแล้วว่าได้ขาร่วมหรือขาคอมมอนแล้วดูที่สายไฟว่าต่ออยู่กับขั้ว อะไร
      ถ้าต่ออยู่กับขั้วบวก(+) แสดงว่าเป็นคอมมอน A
      ถ้าต่ออยู่กับขั้วลบ(-) แสดงว่าเป็นคอมมอน K
       ซึ่งจะกลับกับขั้วของมัลติมิเตอร์
      จากนั้นเมื่อเราหาได้แล้ว เราก็ทำการหาขาทีเหลือคือ ขา A - G