ال ای دی چیست :
LED مخفف واژه Light Emitted Diode به معنای دیود ساطع کننده نور است. دیودها از نوع نیمه هادی هستند. فرق اساسی بین نیمه هادی ها و ال ای دی ها در نوری است که از LED ها ساطع می گردد.
انواع ساختار ال ای دی :
- Power LED
- DIP LED
- SMD LED
- COB LED
- Mcob LED
این ها انواع مختلف ال ای دی در بازار هستند که کاربرد وسیعی نیز در جامعه دارند.
تاریخچه ال ای دی :
ال ای دی، دیود نورافشان یا دیود نورانی است که کاربرد وسیعی نیز در مصارف خانگی و صنعتی دارند. LED در مراجع گوناگون، دیود گسیل نور و دیود نور دهنده نیز نامیده می شوند.
اولین الایدیهای تولید صنعتی در ۱۹۶۲ میلادی و تنها با رنگ قرمز (ترکیب آلومینیم، گالیم و آرسناید) وارد بازار شدند. الایدیهای سبز، آبی، زرد و نارنجی در دهه ۷۰ میلادی تولید شدند. توان نوری الایدیها رفتهرفته افزایش یافت تا اینکه در دهه ۸۰ و اوایل دهه ۹۰ میلادی الایدی ها به صورت گروهی و با کارایی بسیار بالا وارد بازار شدند. الایدی های اولیه به علت بهره پایینشان تنها در مدارات الکترونیکی استفاده میشدند. توان نوری الایدی های سفید امروزی تا ۷۰ لومن بر وات و الایدی های رنگی تا ۵۰ لومن بر وات است و پیشبینی میشود تا ۲۰۰ لومن بر وات نیز برسد.
اولین بار در سال ۱۹۰۷ میلادی Henry Joseph Round انگلیسی و Oleg Vladimirovich Losev روسی متوجه وجود رنگ زرد ناشی از کریستال کربوراندوم [۱] شدند. در سال ۱۹۲۷ ، Oleg Vladimirovich Losev برای اولین بار، مطلبی درباره کشف نور و اثر آن منتشر نمود.
پس از چندین دهه که پیشرفت محسوسی در این علم صورت نگرفته بود، Rubin Braunstein در سال ۱۹۵۵ میلادی در آمریکا، به ایجاد نور مادون قرمز از یک تعدادی دیود که به آن ها جریان داده شده بود، اشاره نمود.
در سال ۱۹۶۱ آقای Gary Pittman و Bob Biard کشف کردند که در صورت اعمال جریان برق به دیودهای گالیم آرسنید، نور مادون قرمز از آن ها منتشر میشود. آن ها این اکتشاف را به نام خود ثبت نمودند.
در سال ۱۹۶۲ مهندس Nick Holonyak Jr که در شرکت General Electric مشغول به کار بود، موفق به ساخت اولین ال ای دی شد. LED ساخته شده، تقریبا طیف کاملی از رنگ ها را پوشش می داد.
در سال ۱۹۷۲ George Craford که فارغ التحصیل دانشگاه Holonyak بود یک LED با رنگ زرد و یک LED با رنگ قرمز پر نور ساخت. در سال ۱۹۷۶ ، Thomas P. Pearsall ال ای دی پر نوری را ساخت و سپس به کمک آن فناوری ارتباطی با فیبر نوری را پایه ریزی نمود.
در سال ۱۹۷۶ ، Thomas P. Pearsall ال ای دی پر نوری را ساخت و سپس به کمک آن فناوری ارتباطی با فیبر نوری را پایه ریزی نمود. در سال ۱۹۷۹ ، Shuji Nakamura از شرکت Nichia اولین LED آبی رنگ را اختراع کرد. اما این LED برای مصارف تجاری خیلی گران بود.این دانشمند بابت این اختراع جایزه نوبل دریافت کرد.
امروزه از ال ای دی ها در مصارف خانگی و صنعتی به صورت وسیع استفاده میشود. از جمله در خورروها، لوازم الکترونیکی، چراغ ها و غیره از ال ای دی ها بهره گرفته شده است.
ساختار لامپ های ال ای دی ها :
در شکل زیر اجزای اصلی یک لامپ ال ای دی نشان داده شده است:
- دیفیوزر
- ماژول ال ای دی
- بدنه خنک کننده
- درایور
- نگهدارنده لامپ
- سر پیچ
کاربردها :
دیودهای نوری ( ال ای دی ) کاربرد وسیعی دارند. امروزه در نورپردازی شهری، علائم عبور و مرور و چراغهای امروزی خودرو دارند. همچنین اندازه بسیار کوچک آنها باعث شده است تا در نمایشگرهای گرافیکی نسل جدید بکار روند. سرعت بسیار بالای آنها در خاموش و روشن شدن کاربردهای ویژهای در فناوری مخابرات برای آنها به ارمغان آوردهاست. در تلویزیون های خانگی، صفحه نمایش رایانه، صفحه نمایش دستگاه های خانگی و صنعتی و غیره به وفور از ال ای دی استفاده میشود. امروزه تلویزیون های ال ای دی حرف اول و آخر را در کیفیت و مصرف انرژی میزنند. امروزه استفاده از لامپ های ال ای دی در تزیین و نورپردازی های ساختمان ها روز به روز در حال افزایش است.
مزیت لامپ های ال ای دی :
LED مزیت بسیاری دارند. در زیر به چند نمونه از مهم ترین آن ها اشاره شده است که بخشی از نکات مثبت آن ها می باشد:
- عدم وجود پرتوهای فرابنفش و مادون قرمز
- ایمنی و قابلیت اطمینان بالا
- قابلیت زاویه گیری بالا
- نوردهی مشخص و قوی
- کاهش مصرف انرژی
- دوام و عمر بالا
- بازده بالا
معایب لامپ های ال ای دی :
در حالت کلی عیب خاصی برای لامپ های ال ای دی نمی توان بیان نمود. یکی از ایراداتی که بر لامپ های ال ای دی وارد است، قیمت آنهاست. لامپ های ال ای دی امروزی به نسبت قیمت بالاتری نسبت به دیگر لامپ ها دارند. البته با پیشرفت تکنولوژی هرروز این فاصله کمتر و کم رنگ تر میگردد. برخی قدرت بالای نوردهی و رنگ سرد ال ای دی ها را مضر میدانند. البته این مطلب به صورت کامل و جامع تایید نشده است.
برخی اصطلاحات رایج در لامپ های ال ای دی :
-
توان نوری ( Luminous efficacy ) :
توان نوری به میزان نور ساطع شده از یک لامپ بر اساس توان الکتریکی ورودی به آن می گویند. به عبارتی نسبت لومن به وات (lm/w) را توان نوری گویند. به عنوان مثال اگر ۲ عدد لامپ ۱۰۰ وات داشته باشیم که یکی ۱۰۰۰ لومن و دیگری ۱۲۰۰ لومن نور از خود ساطع کند. بدین معنی است که توان نوری (قدرت روشنایی) لامپ دوم بالاتر و بهتر است زیرا به ازای مصرف توان برابر ، نور بیشتری ساطع نموده است.
-
کیفیت نور خروجی یا شاخص نمود رنگ ( CRI ) :
CRI یا Ra کیفیت تصویر در زیر لامپ را مشخص می کند. برای نمونه در لامپ های رشته ای یا بخار سدیم که توان بالایی هم دارند. کیفیت دیده شدن یک جسم در زیر نور آنها مقدار بالایی نیست. این معیار که در زیر نور خورشید حداکثر است را با CRI یا Ra نشان میدهند. این معیار که از مهمترین فاکتورهای یک لامپ محسوب میشود در انتخاب آن توسط خریدار نقش تاثیرگذاری خواهد داشت. CRI از ابتدایColor Rendering Index گرفته شده است. CRI عددی بین ۱ تا ۱۰۰ است. اکثر لامپ های ال ای دی موجود در بازار عددی بین ۲۵ تا ۸۰ هستند. مقدار کمتر از این مقدار اصلا توصیه نمیشوند. لامپ های بالای ۸۰ نیز بسیار مناسب هستند. این شاخص نشان میدهد که مقدار مصرف انرژی ارتباطی به کیفیت نور ندارد.
-
شار نوری ( Luminous flux ) :
مقدار انرژی ساطع شده توسط یک لامپ نوری را که در واحد زمان انتشار می یابد را Luminous flux گویند. واحد شار نوری، لومن است که با lm نشان میدهند. از شار نوری به luminous power نیز یاد میشود.
-
دمای رنگ ( Color Temperature ) :
دمای رنگ یا همان Colour Temperature را با حروف CT که مخفف آن است، نمایش میدهند. دمای رنگ در معماری، عکاسی و نقاشی کاربرد های زیادی دارد. واحد مشخص شده برای سنجش درجه حرارت رنگ، کلوین نام دارد و هر چقدر که کمتر باشد رنگ گرمتر می باشد. و بالطبع عکس آن، رنگ سرد خواهد بود.
CT یک معیار شناخته شده در ال ای دی هاست. در LED از معیار CT برای نشان دادن نوع رنگ خروجی یا همان کیفیت رنگ استفاده می شود. دمای رنگ بر پایه درجه حرارتِ نور تابیده شده از جسمی سیاه رنگ است که در دمای معین قرار گرفته باشد. هر چقدر این عدد رنج بالاتری داشته باشد، دمای نور ساطع شده از رنگ به دمای نور ساطع شده از رنگ های خنک ( Cool Color ) نزدیکتر می شود. و هر چقدر این عدد رنج کمتری داشته باشد، به دمای نور ساطع شده از رنگ های گرم ( Warm Color ) نزدیکتر می شود. به عبارت دیگر، هر قدر که درجه کلوین عدد بالاتری را نشان دهد، نور ساطع شده، خنک تر و روشن تر است و برعکس هر قدر درجه کلوین پایین تر باشد، نور تولید شده، گرمتر و تیره تر است.
نام دیگر CT همان ” درجه حرارت رنگ ” است که بر پایه کلوین بیان می شود. درجه حرارت رنگ ” تشعشع کننده یک جسم سیاه که بر منبع نور مانند همان رنگ می تابد” است.
به صورت علمی می توان درجه حرارت یک رنگ را به این صورت بیان نمود که اگر در یک اتاق تاریک (سیاه ) و در دمای اتاق، یک جسم را در نظر بگیریم، قاعدتا سیاهی خواهیم دید. حال اگر دمای اتاق را تا ۱۵۰۰ کلوین بالا ببریم، آن جسم، رنگ قرمز را میتاباند. در دمای ۲۷۰۰ کلوین، رنگ زرد گرم را میتاباند. دمای ۴۲۰۰ کلوین رنگ سفید روشن را ظاهر میکند و بوسیله دمای ۵۵۰۰ کلوین به آبی میگراید. اینگونه است که اعداد درجه حرارت رنگ مشخص میشود.
به صورت کلی حدود رنگ ها در زیر بیان شده است:
-
سفید گرم (تا ۲۹۰۰ کلوین)
این رنج از حرارت شبیه لامپ های رشته ای استاندارد از لحاظ رنگ و حرارت می باشد. بیشتر مردم این رنج را آرامش بخش می دانند، و ال ای دی های با این درجه حرارت رنگ برای اتاق های خانوادگی مانند اتاق نشیمن و خواب عالی هستند.
-
سفید سرد (از ۳۰۰۰ تا ۴۹۰۰ کلوین)
روشن با تن موج دار که برای محیط کار، دفترخانه ها، گاراژ و انباری بسیار ایده آل است.
-
روشنی روز (۵۰۰۰ کلوین و بالاتر)
موج دار، با نور شدید که تن آبی کم رنگ دارد. این نوع از نور برای روشنایی فضا های باز، تجاری، خرده فروشی ها، روشنی های امنیتی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.
[۱] carborundum (silicon carbide) crystal
مراجع:
- www.en.wikipedia.org
- www.lamptab.com
- www.yujiintl.com
- www.solutionsinimaging.com
- www.peno.ir
- www.historyoflighting.net
- www.ledhorticulture.com
- www.smtnet.com
- www.sepco-solarlighting.com
- www.eartheasy.com
- www.energystar.gov
با سلام مطالب بسیار عالی هستند مخصوصا زبان مقاله که بسیار قابل فهم و ساده بیان شده اند کمک زیادی در فهم مطلب مینماید به امید پیشرفت روزافزون برای شما عزیزان
لطفا ما را در کانال تلگرام نبات دنبال کنید NabatCo@
با سلام روز خوش متشکر از دیدگاه شما از اینکه مقالات ما برای شما مفید واقع شده واقعا خوش حال هستیم