مرحبًا بك في عالم الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ، حيث تلتقي كفاءة الطاقة بالإضاءة النابضة بالحياة.

لقد غيرت مصابيح LED الطريقة التي نضيء بها منازلنا ومكاتبنا ومساحاتنا العامة. تتميز بخيارات إضاءة أكثر إشراقًا وأطول عمراً وأكثر استدامة. لقد قطعت هذه العجائب الصغيرة شوطا طويلا. وهذه هي الحقائق التي تجعل من مصابيح LED بديلاً مناسبًا للمصابيح المتوهجة التقليدية وأنابيب الفلورسنت. يمكن أن يكون من مصابيح LED الصغيرة التي تضيء هواتفنا الذكية إلى شاشات LED العملاقة التي تبهرنا في تايمز سكوير.

سوف يستكشف هذا الدليل الشامل كل ما تحتاج لمعرفته حول مصابيح LED. سوف تتعلم عن تاريخهم ومبادئ العمل والتطبيقات والفوائد. لذا ، سواء كنت مهندسًا أو مصمم إضاءة أو مستهلكًا فضوليًا ، اربط حزام الأمان واستعد للاستنارة!

ما هي الثنائيات الباعثة للضوء (LED)؟

الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة صغيرة أشباه الموصلات. ينبعث منها الضوء عند مرور تيار كهربائي من خلالها. في المقابل ، تولد المصابيح المتوهجة التقليدية الضوء عن طريق تسخين خيوط الأسلاك. تعتمد مصابيح LED على حركة الإلكترونات في مادة شبه موصلة لإنتاج الضوء.

تأتي مصابيح LED بألوان مختلفة ، من الأحمر والأخضر إلى الأزرق والأبيض. علاوة على ذلك ، توفر مصابيح LED العديد من المزايا مقارنة بتقنيات الإضاءة التقليدية. وهي تشمل كفاءة الطاقة ، والعمر الطويل ، والحجم الصغير. نتيجة لذلك ، أصبحت شائعة بشكل متزايد في مجموعة واسعة من التطبيقات. غطت LED كل شيء من الإضاءة والعرض إلى تكنولوجيا السيارات والطيران.

تاريخ موجز لمصابيح LED

الثنائيات الباعثة للضوء (LED) موجودة في كل مكان في حياتنا الحديثة. يتم استخدامها في كل شيء من إشارات المرور إلى الأجهزة الإلكترونية. حتى بالنسبة للإضاءة المنزلية وسماعات السيارات. ومع ذلك ، فإن تاريخهم يعود إلى أوائل القرن العشرين.

في عام 1907 ، اكتشف العالم البريطاني HJ Round ظاهرة تسمى التلألؤ الكهربائي. يمكن أن تشع بعض المواد الضوء عند مرور تيار كهربائي من خلالها. لم تتطور التطبيقات العملية للتألق الكهربائي حتى عام 1960.

على مدى العقود القليلة التالية ، واصل الباحثون تحسين تقنية LED. لقد خلقوا ألوانًا جديدة وزادوا سطوعها. ظهرت المصابيح الخضراء والزرقاء في التسعينيات بعد المصابيح الصفراء في السبعينيات. في عام 1990 ، أنشأ باحثون في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، مصباح LED أبيض. لقد أحدثت ثورة في صناعة الإضاءة.

اليوم ، تُستخدم مصابيح LED في العديد من التطبيقات ، بما في ذلك الإضاءة والشاشات والأجهزة الطبية. تدوم لفترة أطول وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المصابيح المتوهجة القياسية. هذا يجعلها خيارًا شائعًا للمستهلكين والشركات.

مزايا إضاءة LED

توفر إضاءة LED مزايا عديدة مقارنة بأنواع الإضاءة الأخرى. وهذا يشمل كفاءة الطاقة ، وتوفير التكاليف ، والفوائد البيئية ، والمتانة ، وتعدد استخدامات التصميم. في هذا القسم ، سوف نستكشف هذه المزايا بمزيد من التفصيل.

كفاءة الطاقة وتوفير التكاليف

واحدة من أهم مزايا إضاءة LED هي كفاءتها في استخدام الطاقة. تعد مصابيح LED أكثر كفاءة من المصابيح المتوهجة أو مصابيح الفلورسنت. لأنهم يستخدمون طاقة أقل لإنتاج نفس الكمية من الضوء. بمعنى أن إضاءة LED يمكن أن توفر لك الكثير من المال على فواتير الكهرباء. وبالتالي ، يمكنك استخدامها بشكل متكرر.

وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية ، يمكن أن تستهلك إضاءة LED طاقة أقل بنسبة تصل إلى 75٪ من المصابيح المتوهجة. كما أنه يدوم 25 مرة أطول. هذا يعني أنه على مدار عمر لمبة LED ، يمكنك توفير مئات الدولارات من تكاليف الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، تنتج مصابيح LED حرارة أقل. لذلك ، فهي أكثر كفاءة في تحويل الطاقة إلى ضوء وعدم إهدار الحرارة.

فوائد بيئية

ميزة أخرى مهمة لإضاءة LED هي فوائدها البيئية. تعد مصابيح LED صديقة للبيئة ولها بصمة كربونية أقل من تقنيات الإضاءة التقليدية. هذا لأنهم يستهلكون طاقة أقل ، مما يعني الحاجة إلى توليد طاقة أقل لتشغيلهم.

بالإضافة إلى ذلك ، لا تحتوي مصابيح LED على أي مواد خطرة مثل الزئبق. تم العثور على هذا في مصابيح الفلورسنت. المعنى هو أن مصابيح LED أكثر أمانًا للبيئة. أيضًا ، من الأسهل التخلص منها مقارنة بتقنيات الإضاءة التقليدية.

المتانة وطول العمر

إضاءة LED متينة للغاية وطويلة الأمد. المصابيح مصنوعة من مواد صلبة. ولا تحتوي على أي خيوط أو أنابيب ، مما يجعلها أقل عرضة للكسر أو الانهيار. وهذا يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات الخارجية أو المناطق المعرضة لخطر الصدمات أو الاهتزازات.

تتمتع مصابيح LED أيضًا بعمر أطول من تقنيات الإضاءة التقليدية. يمكن أن تستمر حتى 50,000 ساعة. هذا أطول بكثير من المصابيح المتوهجة أو مصابيح الفلورسنت. هذا يعني أنه يمكنك توفير المال على عمليات الاستبدال وتكاليف الصيانة بمرور الوقت.

تصميم براعة

كما أنه يعمل بشكل جيد في الأماكن التي تقدم الطعام والشراب ، حيث تعد الإضاءة مهمة جدًا لضبط الحالة المزاجية. تعد إضاءة LED متعددة الاستخدامات ويمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة. يأتون بأحجام وأشكال متعددة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مناسبة لأغراض مختلفة. تتضمن بعض أنماط التصميم البارزة لإضاءة LED- 

• مصابيح أنبوبية LED
• لمبات LED
• مصابيح LED
• الشرائط التي تقودها
• الصمام النيون المرن
• مصابيح LED راحة
• أضواء المسار LED
• مصباح موجه LED ، إلخ.

إلى جانب ذلك ، تُستخدم مصابيح LED هذه أيضًا في تركيبات الإضاءة الزخرفية الحصرية مثل الثريات والمصابيح المعلقة. لذلك ، من حيث التصميم ، فإن LED هو خيار الإضاءة الأكثر تنوعًا الذي ستجده على الإطلاق. 

خيارات ألوان فاتحة واسعة النطاق

تتوفر مصابيح LED بألوان مختلفة ودرجات حرارة ألوان مختلفة. يمكنك اختيار إضاءة بيضاء دافئة أو باردة أو طبيعية لمنطقتك باستخدام مصابيح LED. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على مجموعة كبيرة من الإضاءة الملونة: الأحمر والأزرق والأخضر والأصفر - مهما كان لون الإضاءة الذي تريده ، فإن LED هو خيارك النهائي. إلى جانب ذلك ، فإنه يوفر ميزات ضبط الألوان ، مثل مصابيح RGB ، شرائط LED قابلة للعنونة، و اكثر. بفضل وحدة التحكم LED عالية التقنية التي تجعل نظام ضبط الألوان هذا ممكنًا. وبالتالي ، يمكنك إنشاء حالات مزاجية وأجواء مختلفة لمنطقتك باستخدام مصابيح LED. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في المساحات التجارية وبيئات البيع بالتجزئة. 

وفي لحظة

توفر مصابيح LED ضوءًا فوريًا عند تشغيلها. لكن الضوء التقليدي يستغرق بضع ثوانٍ للإحماء قبل إعطاء سطوع كامل. وهذا يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب إضاءة فورية. على سبيل المثال ، إشارات المرور وإضاءة الطوارئ.

كيف تعمل مصابيح LED؟

المصابيح ، أو الثنائيات الباعثة للضوء ، هي أشباه موصلات. لقد أحدثوا ثورة في كيفية إضاءة منازلنا ومكاتبنا وشوارعنا. لكن كيف تعمل مصابيح LED؟ دعنا نتعمق في أساسيات تقنية LED ، بما في ذلك تدفق الإلكترون وتقاطعات pn وغيرها الكثير.

• أساسيات تدفق الإلكترون

لفهم كيفية عمل مصابيح LED ، نحتاج أولاً إلى فهم بعض المبادئ الأساسية لتدفق الإلكترون. الإلكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة. يدورون حول نواة الذرة. في بعض المواد ، مثل المعادن ، تكون الإلكترونات حرة نسبيًا في التحرك. يسمح بتدفق الكهرباء. في المواد الأخرى ، مثل العوازل ، ترتبط الإلكترونات بإحكام بذراتها. وهم لا يتحركون بحرية.

تحتوي مواد أشباه الموصلات على بعض الخصائص المثيرة للاهتمام. تقع في مكان ما بين المعادن والعوازل. يمكنهم توصيل الكهرباء ، لكن المعادن أفضل. ومع ذلك ، على عكس العوازل ، يمكن "ضبطها" لتوصيل الكهرباء في ظل ظروف معينة. تجعل هذه الخاصية أشباه الموصلات مثالية للاستخدام في الأجهزة الإلكترونية.

• تقاطع PN ودور مواد أشباه الموصلات

تلعب مادة أشباه الموصلات دورًا مهمًا في انبعاث الضوء في مصابيح LED. عادة ما يتم استخدام السيليكون أو الجرمانيوم كمواد شبه موصلة في مصابيح LED. لجعلها موصلة بدرجة كافية لإنتاج الضوء ، تحتاج إلى إضافة شوائب إلى المادة في عملية تسمى المنشطات.

ينطوي تعاطي المنشطات على إضافة كميات صغيرة من الشوائب إلى مادة شبه موصلة لتغيير خصائصها الكهربائية. هناك فئتان من المنشطات: النوع n والنوع p. يتضمن التنشيط من النوع N إضافة شوائب تحتوي على إلكترونات إضافية إلى مادة أشباه الموصلات. تصبح هذه الإلكترونات الزائدة حرة في التحرك في المادة. يخلق فائضا من الجسيمات سالبة الشحنة. من ناحية أخرى ، تتضمن المنشطات من النوع P إضافة شوائب تحتوي على إلكترونات أقل من مادة أشباه الموصلات. هذا يخلق "ثقوبًا" في المادة أو المناطق التي ينقص فيها الإلكترون. هذه الثقوب مشحونة إيجابيا.

عندما يتم وضع مادة من النوع p بجوار مادة من النوع n ، يتم تكوين تقاطع pn. عند التقاطع ، تملأ الإلكترونات الزائدة من مادة النوع n الثقوب في المادة من النوع p. هذا يخلق منطقة نضوب ، أو منطقة خالية من الإلكترونات أو الثقوب. تعمل منطقة النضوب هذه كحاجز أمام التدفق الحالي. هذا يمنع تدفق الإلكترونات من المواد من النوع n إلى المادة من النوع p.

• أهمية المنشطات وخلق منطقة نضوب

يعد إنشاء منطقة نضوب أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل LED. عندما يتم تطبيق الجهد على تقاطع pn ، فإنه يتسبب في تحرك الإلكترونات في المادة من النوع n باتجاه التقاطع. في نفس الوقت ، تتحرك الثقوب الموجودة في المادة من النوع p باتجاه التقاطع في الاتجاه المعاكس. عندما تلتقي الإلكترونات والثقوب في منطقة النضوب ، فإنها تتحد وتطلق الطاقة في شكل ضوء.

تحدد فجوة الطاقة الطول الموجي الدقيق للضوء المتولد. يقع بين شريط التكافؤ ونطاق التوصيل لمادة أشباه الموصلات. هنا ، شريط التوصيل هو نطاق مستويات الطاقة في المادة التي يمكن أن تشغلها الإلكترونات عندما لا تكون مرتبطة بذرة. من ناحية أخرى ، فإن نطاق التكافؤ هو مستوى الطاقة الذي تملأه الإلكترونات عند ارتباطها بذرة. وعندما يسقط إلكترون من نطاق التوصيل إلى نطاق التكافؤ ، فإنه يطلق الطاقة كفوتون ضوئي.

• التلألؤ الكهربائي وتوليد الفوتونات

اللمعان الكهربائي هو ظاهرة انبعاث للضوء. إنها عملية انبعاث الضوء من مادة استجابة لتيار كهربائي يمر عبرها. في سياق تقنية LED ، يتم إجراء عملية التلألؤ الكهربائي داخل رقاقة LED.

LED هو جهاز أشباه الموصلات ينبعث منه الضوء عندما يتم تطبيق الجهد عبر أطرافه. يتكون LED من تقاطع pn ، وهي منطقة يتم فيها الجمع بين اثنين من أشباه الموصلات. أشباه الموصلات من النوع p لها حامل شحنة موجبة (ثقب). في الوقت نفسه ، يكون لأشباه الموصلات من النوع n حامل شحنة سالبة (إلكترون).

يتم تطبيق جهد التحيز الأمامي على تقاطع pn لمصباح LED. وهذا يجعل الإلكترونات تتحد مع الثقوب الإلكترونية لتطلق الطاقة على شكل فوتونات. ثم تنتقل الفوتونات المتولدة عبر طبقات LED. وتنبعث من الجهاز كضوء مرئي. ومع ذلك ، فإن لون الضوء المنبعث يعتمد على طاقة الفوتونات. يرتبط هذا بطاقة فجوة الحزمة للمواد المستخدمة في LED. على سبيل المثال ، تصنع مصابيح LED الحمراء من أشباه موصلات ذات طاقة فجوة نطاق أقل. في المقابل ، تتطلب مصابيح LED الزرقاء والخضراء أشباه موصلات ذات فجوات طاقة أعلى. يوضح الرسم البياني أدناه أشباه الموصلات المناسبة لألوان الإضاءة المختلفة في مصابيح LED- 

أشباه موصلات مناسبة	لون المصابيح
نيتريد إنديوم جاليوم (InGaN)	مصابيح LED عالية السطوع باللون الأزرق والأخضر والأشعة فوق البنفسجية
ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد (AlGaInP)	مصابيح LED عالية السطوع باللون الأصفر والبرتقالي والأحمر
زرنيخيد الألومنيوم والجاليوم (AlGaAs)	المصابيح الحمراء والأشعة تحت الحمراء

أنواع المصابيح

توجد أنواع مختلفة من مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) ، ومنها:

1. المصابيح القياسية

تُعرف مصابيح LED القياسية أيضًا بمصابيح LED التقليدية أو الثقب. وهي أكثر الثنائيات الباعثة للضوء شيوعًا والأكثر استخدامًا (LED). يتم تصنيع مصابيح LED هذه بشريحة صغيرة من المواد شبه الموصلة ويتم تغليفها في عبوة راتينج إيبوكسي شفاف مع دبابيس معدنية. هذه الخيوط مرتبة في خط مستقيم. لذا ، فإن تركيبها على لوحة دوائر مطبوعة سريع وسهل.

تصدر مصابيح LED القياسية الضوء عند تطبيق تيار كهربائي على الشريحة داخل عبوة راتنجات الايبوكسي. يعتمد لون الضوء المنبعث على المادة المستخدمة في الرقاقة. على سبيل المثال ، تصدر مصابيح LED المصنوعة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ضوءًا أحمر. في الوقت نفسه ، تبعث تلك المصنوعة من نيتريد الغاليوم (GaN) الضوء الأزرق والأخضر.

واحدة من المزايا الرئيسية لمصابيح LED القياسية هي متانتها وعمرها الطويل. يمكن أن تستمر لعشرات الآلاف من الساعات. إنها أطول بكثير من المصابيح المتوهجة التقليدية. كما أنها ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تستهلك طاقة أقل بنسبة تصل إلى 90٪ من المصابيح المتوهجة. تنبعث منها حرارة قليلة جدًا. وهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون توليد الحرارة فيها مصدر قلق.

تستخدم مصابيح LED القياسية في تطبيقات مختلفة. يشمل ذلك شاشات الإضاءة وإضاءة السيارات والمعدات الإلكترونية والأجهزة المنزلية. كما أنها تستخدم في إشارات المرور والساعات الرقمية. علاوة على ذلك ، فهي الخيار المثالي للتطبيقات الأخرى التي تتطلب مصدر إضاءة موثوقًا وموفرًا للطاقة.

2. المصابيح عالية الطاقة

مصابيح LED عالية الطاقة هي صمامات ثنائية باعثة للضوء مصممة لإنتاج ناتج ضوئي عالي. في نفس الوقت ، يستهلكون كميات قليلة من الطاقة. إنها مثالية لتطبيقات الإضاءة والسيارات واللافتات والإلكترونيات.

تختلف مصابيح LED عالية الطاقة عن مصابيح LED القياسية لأن بنائها وتصميمها مختلفان نسبيًا. تتكون مصابيح LED عالية الطاقة من شرائح LED متعددة مثبتة على ركيزة واحدة. هذا يساعد على زيادة سطوعها وإخراجها بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم مصابيح LED عالية الطاقة المشتت الحراري الأكبر. إنه يبدد الحرارة التي يولدها الناتج العالي. وبالتالي ، فإنه يحمي LED من التلف الناتج عن الحرارة الزائدة.

واحدة من المزايا الرئيسية لمصابيح LED عالية الطاقة هي كفاءتها. إنها تنتج كمية كبيرة من ناتج الضوء لكل وحدة من الطاقة المستهلكة. وهذا يجعلها خيارًا شائعًا لتطبيقات الإضاءة الموفرة للطاقة. كما أنها أكثر متانة من مصادر الضوء التقليدية. أيضا ، لديهم عمر أطول بكثير. هذا يقلل من الحاجة إلى عمليات الاستبدال والصيانة المتكررة.

تتوفر مصابيح LED عالية الطاقة بألوان مختلفة ودرجات حرارة ألوان مختلفة. هذا يجعلها مناسبة لتطبيقات متعددة مثل الإضاءة العامة والمهمة والمتخصصة. على سبيل المثال ، قم بتنمية الأضواء للنباتات الداخلية وإضاءة أحواض السمك وإضاءة المسرح.

3. المصابيح العضوية (OLEDs)

المصابيح العضوية (OLEDs) هي تقنية إضاءة تستخدم مركبات عضوية لإصدار الضوء. تشبه OLEDs مصابيح LED التقليدية. ينبعث منها الضوء عند تطبيق تيار كهربائي. لكن الاختلاف في استخدام المواد.

تستخدم مصابيح LED التقليدية مواد غير عضوية مثل أشباه الموصلات والسبائك المعدنية. على العكس من ذلك ، تستخدم OLED مركبات عضوية مثل البوليمرات والجزيئات الصغيرة. تترسب هذه المواد في طبقات رقيقة على ركيزة. ثم يتم تحفيزها بواسطة شحنة كهربائية ، مما يتسبب في انبعاث الضوء.

تقدم OLEDs العديد من المزايا مقارنة بتقنيات الإضاءة التقليدية. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون رفيعة ومرنة للغاية. وهذا يجعلها بدائل مناسبة للاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات. يتم تضمين كل شيء من الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون إلى تركيبات الإضاءة واللافتات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون OLEDs موفرة للطاقة بشكل كبير. هذا يعني أنه يمكنهم إنشاء إضاءة تستهلك طاقة أقل من التقنيات التقليدية.

من أفضل الأشياء في OLEDs أنها يمكن أن تصنع ألوانًا مشرقة وعالية الجودة. تنبعث OLEDs الضوء مباشرة من المواد العضوية نفسها. وبالتالي ، يمكنهم إنتاج نطاق أوسع من الألوان وتباين أفضل من مصابيح LED التقليدية. ومع ذلك ، فإنه يعتمد على المرشحات لإنتاج الألوان. هذا يجعل OLEDs مناسبة تمامًا للاستخدام في تطبيقات مثل شاشات العرض الرقمية. كما أنه مثالي لتركيبات الإضاءة حيث تكون دقة الألوان ضرورية.

4. البوليمر المصابيح (PLEDs)

الثنائيات البوليمرية الباعثة للضوء (PLEDs) استخدام مادة بوليمر موصلة كطبقة نشطة. هذه المواد العضوية لها خصائص بصرية وإلكترونية فريدة. هذا يجعلها مثالية للأجهزة الباعثة للضوء.

المصابيح التقليدية مصنوعة من مواد غير عضوية. على سبيل المثال ، نيتريد الغاليوم والسيليكون. لكن PLEDs مصنوعة من البوليمرات. تصنع هذه البوليمرات عادة من سلاسل طويلة من وحدات متكررة. يمنحهم خصائص فريدة.

تستخدم PLEDs مجالًا كهربائيًا لإثارة الإلكترونات في مادة البوليمر. هذا يجعلهم ينبعثون من الضوء. من خلال تعديل التركيب الكيميائي لمادة البوليمر ، يمكن لـ PLED ضبط لون الضوء الذي تنبعث منه.

تتمثل إحدى مزايا PLEDs في إمكانية تصنيعها باستخدام تقنيات معالجة منخفضة التكلفة ومن لفة إلى لفة. هذا يجعلها قابلة للتطوير بدرجة عالية وفعالة من حيث التكلفة. وقد أدى ذلك إلى استخدامهم للإضاءة والشاشات والأجهزة الإلكترونية.

ميزة أخرى لـ PLEDs هي أنه يمكن جعلها مرنة وقابلة للتوافق. وهذا يجعلها مثالية للإلكترونيات القابلة للارتداء ، مثل الملابس الذكية وأجهزة الاستشعار المثبتة على الجلد.

5. مصابيح النقاط الكمية (QD-LEDs)

مصابيح النقاط الكمية (QD-LEDs) استخدم بلورات نانوية تسمى النقاط الكمومية لإنتاج الضوء. عادة ما تكون هذه النقاط مصنوعة من مواد أشباه الموصلات. ويتراوح حجمها من 2 إلى 10 نانومتر. في QD-LED ، تقع النقاط الكمومية بين قطبين. يتم تمرير تيار كهربائي من خلالها ، مما يثير الإلكترونات داخل النقاط. عندما تعود هذه الإلكترونات المثارة إلى حالتها الأرضية ، فإنها تطلق الطاقة في شكل ضوء. يحدد حجم النقطة الكمومية لون الضوء الناتج. تنتج النقاط الأصغر ضوءًا أزرق ، بينما تنتج النقاط الأكبر ضوءًا أحمر. وتنتج الأحجام المتوسطة الضوء الأخضر والأصفر.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لإضاءة QD-LEDs في قدرتها على إنتاج نطاق أوسع من الألوان. كما أنها تنتج دقة وكفاءة أعلى. هذا لأنه يمكن التحكم بدقة في حجم النقاط الكمومية. هذا يسمح بضبط أكثر دقة للضوء المنبعث. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع QD-LEDs بعمر أطول وتستهلك طاقة أقل. هذا يجعلها أكثر صداقة للبيئة.

ومع ذلك ، لا تزال QD-LEDs تقنية جديدة ولم تتوفر بعد على نطاق واسع. هناك أيضًا مخاوف بشأن السمية المحتملة لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في إنشاء النقاط الكمومية. عادة ما تكون مصنوعة من الكادميوم أو المعادن الثقيلة الأخرى. يستمر البحث في QD-LEDs. يقوم الباحثون بتطوير مواد أكثر أمانًا وصديقة للبيئة لهذه الأجهزة.

6. المصابيح فوق البنفسجية (UV-LEDs)

تبعث مصابيح LED فوق البنفسجية (UV-LEDs) ضوءًا فوق بنفسجي (UV). إنه غير مرئي للعين البشرية. تنتج UV-LEDs ضوءًا في طيف الأشعة فوق البنفسجية. يتراوح حجمها عادة بين 280 و 400 نانومتر (نانومتر). علاوة على ذلك ، فهي مقسمة إلى ثلاث فئات: 

1. UV-A (315-400 نانومتر)
2. الأشعة فوق البنفسجية- B (280-315 نانومتر)
3. الأشعة فوق البنفسجية - ج (100-280 نانومتر)

تُستخدم مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية في تطبيقات مختلفة ، مثل المعالجة والتعقيم وتنقية المياه. يتم استخدامها بشكل شائع لمعالجة المواد اللاصقة والطلاء في تصنيع الإلكترونيات. أيضًا ، يمكن استخدامها لمعالجة الأحبار والطلاء في صناعة الطباعة وفي صناعات السيارات والفضاء. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مثالية في القطاع الطبي لتعقيم المعدات والأسطح.

ومع ذلك ، من الضروري أن تضع في اعتبارك أن ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، بما في ذلك ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن يكون ضارًا بصحة الإنسان. قد يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى تلف العين وسرطان الجلد. لذلك ، يجب عليك استخدام معدات الحماية المناسبة عند العمل مع مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية. ولا بد من اتباع إرشادات السلامة التي توفرها الشركة المصنعة.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك أن تقرأ ما هو الفرق بين UVA و UVB و UVC؟

كيف تصنع مصابيح LED؟

عملية تصنيع مصابيح LED معقدة للغاية. إنه ينطوي على مزيج من تحضير الرقاقة ، والحفر ، والتغليف ، وأكثر من ذلك. كما تشمل تقنيات التعبئة والتغليف. لكنني سأشرحها بالتفصيل ، لكن قبل ذلك ، دعنا نتعرف على المواد المستخدمة في هذه العملية-

المواد المستخدمة في تصنيع LED

تلعب المواد المستخدمة في تصنيع LED دورًا مهمًا. يحددون أداء وخصائص LED. فيما يلي بعض الحقائق التثقيفية حول المواد المستخدمة في تصنيع LED:

• نيتريد الغاليوم (GaN) هي مادة مستخدمة على نطاق واسع في تصنيع LED. GaN عبارة عن مادة شبه موصلة قادرة على إصدار ضوء أزرق وأخضر. إنها ضرورية لإنشاء مصابيح LED بيضاء. كما أنها تستخدم كمادة ركيزة في تصنيع LED.

• نيتريد إنديوم جاليوم (InGaN) هي مادة ثلاثية من أشباه الموصلات. تنتج مصابيح LED زرقاء وخضراء وبيضاء. كما أنها تستخدم في صناعة ثنائيات الليزر.

• ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد (AlGaInP) هي مادة رباعي أشباه الموصلات. يتم استخدامه لتصنيع المصابيح الحمراء والبرتقالية والصفراء. يتم استخدامه أيضًا في تطبيقات LED عالية السطوع مثل حركة المرور وإضاءة السيارات.

• ياقوت أزرق هي مادة ركيزة شائعة في تصنيع LED. إنها مادة أحادية البلورة عالية الجودة. وبالتالي ، فإنه يوفر قاعدة ثابتة لنمو بلورات الجاليوم.

• كربيد السيليكون (SiC) هي مادة أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة الواسعة المستخدمة في تطبيقات LED عالية الطاقة. كما أنها تستخدم في تصنيع إلكترونيات الطاقة وتطبيقات درجات الحرارة العالية.

• الليومينيوفورات هي المواد التي تحول الضوء الأزرق أو الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من مصابيح LED إلى ألوان أخرى. تستخدم هذه المواد بشكل شائع في تصنيع مصابيح LED البيضاء.

• النحاس يستخدم كمادة بالوعة الحرارة في تصنيع الصمام. إنه موصل ممتاز للحرارة ويساعد على تبديد الحرارة الناتجة عن LED.

• ذهبي يستخدم كمواد ربط الأسلاك في تصنيع LED. إنه موصل ممتاز للكهرباء وله مقاومة جيدة للتآكل.

عملية تصنيع LED

تتضمن عملية تصنيع LED عادةً الخطوات التالية:

الخطوة الأولى: تحضير الويفر

تتمثل الخطوة الأولى في تصنيع LED في تحضير مادة الركيزة عن طريق تنظيفها وتلميعها. يتم بعد ذلك طلاء الركيزة بمادة رقيقة تسمى طبقة عازلة. هذا يساعد على تقليل العيوب وتحسين جودة LED.

الخطوة الثانية: النبضة

والخطوة التالية هي النتوء. إنه ينطوي على تنمية طبقة مادة شبه موصلة فوق الركيزة. يتم ذلك عادةً باستخدام ترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني (MOCVD). هنا يتم تسخين خليط من الغازات المحتوية على مادة شبه موصلة. ثم يتم ترسيبها على الركيزة. تحدد سماكة الطبقة الفوقية الطول الموجي للضوء الذي سيصدره المصباح.

الخطوة الثالثة: تناول المنشطات

بمجرد نمو الطبقة فوق المحورية ، يتم تخديرها بالشوائب لإنشاء مناطق من النوع P و N. يتم ذلك عادةً باستخدام عملية زرع الأيونات. هنا يتم زرع أيونات الشوائب في مادة أشباه الموصلات باستخدام حزم عالية الطاقة.

الخطوة الرابعة: تكوين العقد

بعد تعاطي المنشطات ، يتم طلاء LED بطبقة من المعدن لتشكيل اتصالات كهربائية. عادةً ما يتم ترسيب المعدن على LED باستخدام تقنية تسمى الرش. هنا تقوم حزمة من الأيونات عالية الطاقة بترسيب المعدن على LED.

الخطوة الخامسة: النقش

في هذه الخطوة ، تُنشئ الليثوغرافيا الضوئية أنماطًا على سطح LED. ترسب طبقة مقاومة للضوء على LED. ثم يتم حفر نمط في مقاوم الضوء باستخدام الضوء فوق البنفسجي. ثم يتم نقل النموذج إلى سطح LED باستخدام النقش الجاف. هنا يتم استخدام البلازما لحفر مادة أشباه الموصلات.

الخطوة السادسة: التغليف

الخطوة السادسة في تصنيع LED هي التغليف. هنا يتم تغليف LED في عبوة تحميها من البيئة وتساعدها في تبديد الحرارة. عادة ما تكون العبوة مصنوعة من الإيبوكسي ، ويتم سكبها فوق الصمام ، ومعالجتها لتشكيل غلاف واقي صلب. تتضمن الحزمة أيضًا ملامسات كهربائية تربط مؤشر LED بمصدر طاقة.

الخطوة النهائية: الاختبار

أخيرًا ، يتم اختبار مصابيح LED المعبأة للتأكد من أنها تلبي السطوع المطلوب. كما أنه يضمن مواصفات اللون والكفاءة. يتم التخلص من أي أجهزة معيبة ، ويتم شحن الأجهزة المتبقية للعملاء.

الاختلافات بين المصابيح ومصادر الضوء التقليدية

الميزات	المصابيح	مصادر الضوء التقليدية
كفاءة إستهلاك الطاقة	كفاءة عالية؛ يستهلك طاقة أقل	أقل كفاءة؛ يستهلك المزيد من الطاقة
عمر	عمر أطول؛ ما يصل إلى 50,000 ساعة	عمر أقصر ما يصل إلى 10,000 ساعة
توليد حراري	توليد حرارة منخفضة	توليد حرارة عالية
جودة خفيفة	إضاءة عالية الجودة ومتوفرة بألوان عديدة	نطاق محدود من الألوان المتاحة
الحجم والشكل	صغيرة ومدمجة ومتوفرة بأشكال مختلفة	خيارات الشكل الضخمة والمحدودة
تأثير بيئي	صديقة للبيئة ، لا مواد سامة	تحتوي على مواد سامة
لحظة تشغيل / إيقاف	لحظة تشغيل / إيقاف	بطيئة في الاحماء وإيقاف
التكلفة	تكلفة أولية أعلى ، لكنها أرخص على المدى الطويل	تكلفة أولية أقل ، لكن تكلفة تشغيل أعلى
الصيانة	تتطلب صيانة منخفضة	تتطلب صيانة عالية
التوافق	متوافق مع الضوابط الإلكترونية	التوافق المحدود مع الضوابط الإلكترونية
يعتم	عكس الضوء مع ضوابط متوافقة	قدرة محدودة على التعتيم

تتميز مصابيح LED بكفاءة عالية وتستهلك طاقة أقل مقارنة بمصادر الإضاءة التقليدية. كما تتمتع بعمر أطول يصل إلى 50,000 ساعة وتولد حرارة أقل. مصابيح LED متوفرة بألوان مختلفة وتوفر إضاءة عالية الجودة. كما أنها صغيرة ومضغوطة وتأتي بأشكال متعددة. علاوة على ذلك ، مصابيح LED صديقة للبيئة ولا تحتوي على مواد سامة.

من ناحية أخرى ، فإن مصادر الضوء التقليدية أقل كفاءة وتستهلك المزيد من الطاقة. لها عمر أقصر يصل إلى 10,000 ساعة وتولد حرارة كبيرة. لديهم أيضًا مجموعة محدودة من الألوان المتاحة. مصادر الضوء التقليدية ضخمة وتأتي بأشكال محدودة. تحتوي على مواد سامة ولها تأثير بيئي كبير.

مصابيح LED يتم تشغيلها وإيقاف تشغيلها بشكل فوري وتتطلب القليل من الصيانة. كما أنها متوافقة مع أدوات التحكم الإلكترونية وقابلة للتعتيم باستخدام أدوات التحكم المتوافقة. ومع ذلك ، لديهم تكلفة أولية أعلى ، لكنها أرخص على المدى الطويل. مصادر الإضاءة التقليدية لها تكلفة أولية أقل ولكن تكلفة تشغيل أعلى. وتتطلب صيانة عالية. وبالتالي ، فهو أكثر توافقًا مع الضوابط الإلكترونية. ولديها قدرة محدودة على التعتيم.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك أن تقرأ مزايا وعيوب إضاءة LED.

فهم أداء LED 

يمكن أن يكون فهم أداء LED معقدًا. يتضمن العديد من المواصفات الفنية والعوامل وإجراءات الاختبار. دعونا نناقش بعض مواصفات LED الأساسية والجوانب التي تؤثر على أداء LED. وكذلك اختبار وشهادة LED.

مواصفات الصمام

فيما يلي تفاصيل مواصفات LED:

• مضيئة في الجريان

يقيس التدفق الضوئي مقدار الضوء المرئي المنبعث من مصدر LED. وحدة قياس التدفق الضوئي هي لومن (lm). تشير قيمة التجويف الأعلى إلى إضاءة LED أكثر سطوعًا. ومع ذلك ، فإن قيمة التدفق الضوئي وحدها لا توفر معلومات حول جودة الضوء المنبعث. توجد عوامل أخرى لذلك ، مثل تجسيد اللون ، وكفاءة الطاقة ، وما إلى ذلك.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك قراءة ما يلي:

كانديلا مقابل لوكس مقابل لومينز.

لومن للواتس: الدليل الكامل

كلفن ولومينز: فهم الاختلافات

• فعالية مضيئة

تقيس الفعالية المضيئة لمصدر LED مقدار الضوء المرئي الذي ينتجه. يقيس استهلاك الطاقة لكل وحدة زمنية. وحدة قياس فعالية الإنارة هي لومن لكل واط (lm / W). يعني الرقم الأكثر فعالية للإنارة أن مؤشر LED أكثر كفاءة ويوفر مزيدًا من الضوء لكل وحدة طاقة يستخدمها. يمكن لمصابيح LED ذات كفاءة الإضاءة العالية توفير الطاقة وخفض تكاليف التشغيل.

• درجة حرارة اللون

تقيس درجة حرارة اللون مظهر الضوء من حيث اللون من مصدر LED. كلفن هي وحدة قياس درجة حرارة اللون (ك). يمكن أن تنبعث مصابيح LED من الضوء في درجات حرارة ألوان مختلفة. يمكن أن تتراوح من الأبيض الدافئ (2700 كلفن - 3000 كلفن) إلى الأبيض البارد (5000 كلفن - 6500 كلفن). تشير قيمة درجة حرارة اللون الأبطأ إلى ضوء أكثر دفئًا (مصفرًا). في نفس الوقت ، يشير الضوء الأعلى إلى ضوء أكثر برودة (مزرق).

لمزيد من المعلومات ، يمكنك قراءة ما يلي:

كيفية اختيار درجة حرارة لون شريط LED؟

أفضل درجة حرارة اللون لإضاءة مكتب LED

• مؤشر عرض الألوان (كري)

مؤشر تجسيد اللون (CRI) يقيس مدى جودة عرض مصدر LED للألوان مقارنة بالضوء الطبيعي. تتراوح قيمة CRI من 0 إلى 100 ، مع قيمة أعلى تشير إلى عرض أفضل للون. عادةً ما يكون لمصباح LED ذو قيمة CRI 80 أو أعلى عرض جيد للألوان. في المقابل ، قد ينتج عن مؤشر LED بقيمة CRI أقل من 80 تشوهات لونية.

• التيار المتجه للامام

الجهد الأمامي هو الجهد المطلوب لتشغيل LED وجعله ينبعث منه الضوء. وحدة قياس الجهد الأمامي هي الفولت (V). يختلف الجهد الأمامي لمصباح LED اعتمادًا على نوع LED وعملية التصنيع.

• عكس تسرب التيار

تسرب التيار العكسي هو التيار الذي يتدفق عبر مؤشر LED في الاتجاه العكسي. يحدث ذلك عندما يتم تطبيق الجهد في الاتجاه المعاكس. يجب أن يكون تسرب التيار العكسي لمصباح LED منخفضًا قدر الإمكان لضمان التشغيل السليم والعمر الطويل.

العوامل التي تؤثر على أداء LED

أصبحت المصابيح ، أو الثنائيات الباعثة للضوء ، خيارًا شائعًا بشكل متزايد. تتميز بكفاءة عالية وعمر افتراضي طويل واستهلاك منخفض للطاقة. ومع ذلك ، هناك عدد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على جودة أداء مصابيح LED ، مثل:

• الإدارة الحرارية

العامل الحاسم الذي يؤثر على أداء مصابيح LED هو قدرتها على إدارة الحرارة. المصابيح هي أجهزة حساسة لدرجة الحرارة. إذا لم يتم تبريدها بشكل مناسب ، فإنها يمكن أن تعاني من التدهور. سيؤدي ذلك إلى تقليل الكفاءة وتقصير العمر الافتراضي. لذلك ، من الضروري ضمان الإدارة الحرارية المناسبة للحفاظ على أداء LED.

• محرك التيار

عامل مهم آخر يؤثر على أداء LED هو تيار القيادة. تعمل مصابيح LED عند مستوى حالي معين. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا التيار إلى تقليل العمر الافتراضي وتقليل الكفاءة ويسبب الفشل. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي عدم تشغيل مصباح LED إلى إخراج ضوء أقل وعمر افتراضي أقصر. لذلك ، من الضروري الحفاظ على تيار المحرك الصحيح لضمان أداء LED الأمثل.

• • التقدم في العمر.

مثل أي جهاز إلكتروني آخر ، تخضع مصابيح LED أيضًا للشيخوخة. يمكن أن يؤثر ذلك على أدائهم بمرور الوقت. مع تقدم عمر مصابيح LED ، تقل كفاءتها ويقل إنتاج الضوء. تُعرف هذه العملية باسم استهلاك اللومن. ويمكن تسريعها بالتعرض للحرارة والرطوبة وعوامل بيئية أخرى. لذلك ، من المهم مراعاة العمر الافتراضي المتوقع لمصباح LED. أيضًا ، ضع في اعتبارك معدل التدهور المتوقع عند تصميم نظام الإضاءة.

• لون العالي

عامل آخر يؤثر على أداء LED هو تغير اللون. يتغير لون LED بمرور الوقت بسبب التغيرات في مادة الفوسفور. يمكن أن يؤدي هذا إلى تغير غير مرغوب فيه في اللون في نظام الإضاءة. هذا يجعلها أقل جاذبية أو حتى غير قابلة للاستخدام للغرض المقصود منها.

• بصريات

يمكن أن تؤثر البصريات المستخدمة في نظام إضاءة LED بشكل كبير على أدائه. يمكن أن تساعد البصريات المناسبة في توزيع الضوء بالتساوي. وبالتالي ، فإنه يزيد من كفاءة LED. في المقابل ، يمكن أن تتسبب البصريات الضعيفة في ضياع الضوء أو تشتيته. يقلل من الكفاءة الكلية للنظام.

اختبار وشهادة LED

تتحقق شهادة LED من أن منتج LED يلبي جودة الصناعة وسلامتها. كما يتحقق من معايير الأداء. عادة ما يتم إجراء الشهادة من قبل منظمات مستقلة تابعة لجهات خارجية متخصصة في الاختبار وإصدار الشهادات.

• إيسنا LM-80

IESNA LM-80 هو معيار لقياس استهلاك اللومن لمنتجات LED بمرور الوقت. كما أنه يقيس الأداء في ظل ظروف تشغيل مختلفة. يساعد هذا المعيار على ضمان أن تحافظ منتجات LED على جودتها وسطوعها لفترة طويلة من الاستخدام. 

• ENERGY STAR

ENERGY STAR هو برنامج يصادق على منتجات LED التي تلبي معايير كفاءة الطاقة والأداء. عادةً ما تكون منتجات LED التي تحصل على شهادة ENERGY STAR أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المنتجات غير المعتمدة. وبالتالي ، يمكن أن يساعد المستهلكين على توفير المال على فواتير الطاقة. تشير شهادة ENERGY STAR أيضًا إلى أن المنتج يلبي معايير عالية للأداء والجودة.

• شهادات أخرى

بالإضافة إلى ENERGY STAR ، هناك شهادات أخرى لمنتجات LED. وهي تشمل DLC (اتحاد DesignLights) و UL (مختبرات Underwriters). تركز شهادة DLC على كفاءة الطاقة. غالبًا ما تكون منتجات LED مؤهلة للحصول على حسومات فائدة. تشير شهادة UL إلى أن منتج LED قد تم اختباره ويفي بمعايير السلامة.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك أن تقرأ شهادة أضواء شريط LED.

التطبيقات الشائعة لمصابيح LED

بعض المشاكل الشائعة المتعلقة بمصابيح LED هي:

الإضاءة والإضاءة

تستخدم مصابيح LED على نطاق واسع في التطبيقات السكنية. على سبيل المثال ، الإضاءة المريحة ، والمسار ، والإضاءة السفلية للخزانة. فهي موفرة للطاقة وطويلة الأمد. يجعلها خيارًا مثاليًا للأسر التي تتطلع إلى تقليل استهلاك الطاقة. كما أنه يوفر المال على فواتير الكهرباء.

تُستخدم مصابيح LED أيضًا بشكل شائع في تطبيقات الإضاءة التجارية. يمكن أن تكون إضاءة المكاتب أو البيع بالتجزئة أو المستودعات. إنها توفر ضوءًا ساطعًا ومتسقًا يمكن أن يساعد في تحسين الإنتاجية. كما أنها تخلق بيئة ترحيبية للعملاء.

تستخدم مصابيح LED بشكل متزايد في تطبيقات الإضاءة الخارجية. على سبيل المثال ، مصابيح الشوارع وأضواء موقف السيارات وإضاءة المناظر الطبيعية. فهي موفرة للطاقة ومتينة ويمكنها تحمل الظروف الجوية القاسية. هذا يجعلها خيارًا مثاليًا للاستخدام في الهواء الطلق.

تقنية العرض

أحد أكثر تطبيقات LED شيوعًا في تكنولوجيا العرض هو اللافتات الرقمية. تُستخدم هذه الشاشات للمعلومات والإعلان والترفيه في الأماكن العامة. تُفضل اللافتات الرقمية المستندة إلى LED لأنها يمكن أن تنتج تباينًا عاليًا. كما أن لديها صورًا عالية الدقة بألوان زاهية وحيوية يمكن رؤيتها حتى في ضوء الشمس الساطع. هذا يجعلها مثالية للإعلان الخارجي.

يوجد تطبيق شائع آخر لمصابيح LED في تكنولوجيا العرض في أجهزة التلفزيون. تستخدم أجهزة تلفزيون LED مصابيح LED لإضاءة الشاشة. يوفر جودة صورة محسنة وتباينًا. تعمل مصابيح LED أيضًا على جعل أجهزة التلفزيون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من أجهزة تلفزيون LCD التقليدية. هذا يجعلها أكثر صداقة للبيئة.

تُستخدم مصابيح LED أيضًا في شاشات الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة. تتميز الشاشات التي تعتمد على LED بأنها أرق وأخف وزناً وتستهلك طاقة أقل من الشاشات التقليدية. هذا يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة.

في صناعة الترفيه ، تُستخدم مصابيح LED في شاشات العرض الكبيرة مثل الجدران والأرضيات والأسقف. توفر هذه الشاشات تجارب غامرة للجماهير. يثير الجمهور ، سواء في الحفلات الموسيقية أو الأحداث الرياضية أو الحدائق الترفيهية. يمكن تخصيصها لعرض ألوان وأنماط مختلفة. هذا يجعلها مثالية لإنشاء تأثيرات بصرية ديناميكية وجذابة.

صناعة السيارات

أولاً وقبل كل شيء ، تُستخدم مصابيح LED بشكل شائع في إضاءة السيارات. يتم استخدامها للمصابيح الأمامية والمصابيح الخلفية وأضواء الفرامل وإشارات الانعطاف والإضاءة الداخلية. تطبيق آخر لمصابيح LED في صناعة السيارات هو شاشات لوحة القيادة. أيضا ، مجموعات الصك. توفر شاشات LED معلومات واضحة وساطعة وقابلة للتخصيص للسائقين. يمكن إعدادها لعرض معلومات مثل السرعة ومستوى الوقود وحالة المحرك ، من بين أشياء أخرى.

تستخدم مصابيح LED أيضًا في ميزات السلامة في السيارات. وهي تشمل مصابيح نهارية ، ومصابيح أمامية قابلة للتكيف ، وكاميرات احتياطية. تعمل الأضواء النهارية على زيادة رؤية المركبات أثناء النهار. في الوقت نفسه ، تتغير المصابيح الأمامية التكيفية بناءً على سرعة السيارة وزاوية توجيهها لتوفير أفضل إضاءة. وتستخدم الكاميرات الاحتياطية مصابيح LED لتوفير صور واضحة ومشرقة في ظروف الإضاءة المنخفضة.

تستخدم مصابيح LED أيضًا في التصميم الخارجي للمركبات. أيضًا ، يمكن استخدامها لإضاءة مميزة على جسم السيارة والشعارات والشارات المضيئة. علاوة على ذلك ، يمكن لإضاءة LED أن تخلق تأثيرات إضاءة ديناميكية. على سبيل المثال ، إشارات الانعطاف المتسلسلة وشاشات الضوء المتحركة.

معدات طبية

فيما يلي بعض التطبيقات القياسية لمصابيح LED في المعدات الطبية:

• التصوير الطبي: يتم استخدام مصابيح LED في أجهزة التصوير الطبي في أجهزة الأشعة السينية وأجهزة التصوير المقطعي المحوسب وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي. تُستخدم مصابيح LED كمصادر للضوء لإضاءة جزء الجسم الذي يتم تصويره. توفر الإضاءة القائمة على LED صورة أكثر دقة وإشراقًا. هذا مهم بشكل خاص للصور منخفضة التباين.

• المناظير: تُستخدم مصابيح LED في المناظير الداخلية ، والتي تُستخدم في الجراحات طفيفة التوغل. تم تجهيز المناظير بأضواء LED مصغرة تضيء موقع الجراحة. يوفر الضوء الساطع الناتج عن مصابيح LED صورة واضحة لموقع الجراحة. إنه يُمكّن الجراحين من إجراء الإجراءات بشكل أكثر دقة ودقة.

• المصابيح الأمامية الجراحية: تستخدم المصابيح في المصابيح الأمامية الجراحية. يوفر هذا ضوءًا أبيض ساطعًا لإضاءة موقع الجراحة. توفر المصابيح الأمامية الجراحية التي تعمل بتقنية LED العديد من المزايا مقارنة بمصابيح الهالوجين الأمامية التقليدية. يتضمن ذلك عمرًا أطول وتوليد حرارة أقل وتجسيدًا أكثر دقة للألوان.

• أجهزة العلاج بالضوء: تستخدم المصابيح في أجهزة العلاج بالضوء. يعالج الأمراض الجلدية المختلفة مثل الصدفية والأكزيما وحب الشباب. الضوء الأزرق المنبعث من مصابيح LED فعال في قتل البكتيريا المسببة لحب الشباب. في المقابل ، يقلل الضوء الأحمر بشكل فعال من الالتهاب ويعزز التئام الجروح.

• معدات طب الأسنان: تُستخدم مصابيح LED أيضًا في معدات طب الأسنان ، مثل مصابيح المعالجة لحشوات الأسنان. تنتج هذه الأضواء شعاعًا عالي الكثافة من الضوء. يؤدي ذلك إلى تنشيط الراتنج الموجود في حشوات الأسنان ، مما يؤدي إلى تصلبها بسرعة.

الاتصالات والتشوير

أحد أكثر تطبيقات LED شيوعًا في الاتصالات والإشارات هو إشارات المرور. تعد إشارات المرور القائمة على LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من نظيراتها المتوهجة. كما أن لها عمر أطول. هم أكثر وضوحا في ضوء الشمس الساطع. يمكن برمجتها لتغيير الألوان بسرعة أكبر من إشارات المرور التقليدية.

هناك تطبيق شائع آخر لمصابيح LED في إرسال الإشارات في سيارات الطوارئ. مثل سيارات الشرطة وسيارات الإطفاء وسيارات الإسعاف. أضواء LED ساطعة ومرئية من مسافات طويلة. وهذا يجعلها مفيدة في حالات الطوارئ حيث تكون الإشارة السريعة والواضحة أمرًا بالغ الأهمية.

تستخدم مصابيح LED الخاصة بالمدارج والملاحة أيضًا في إشارات الطيران والبحرية. تُفضل مصابيح LED على المصابيح المتوهجة في هذه التطبيقات. لأنها أكثر متانة وكفاءة في استخدام الطاقة ولها عمر أطول. يمكن أن تنبعث مصابيح LED أيضًا من الضوء في اتجاه معين. هذا يجعلها مفيدة في الإشارات الاتجاهية.

في مجال الاتصالات ، تُستخدم مصابيح LED في أنظمة اتصالات الألياف البصرية. تنقل كابلات الألياف الضوئية البيانات من خلال نبضات ضوئية. وتستخدم مصابيح LED كمصادر للضوء لهذه الأنظمة. تعد أنظمة الألياف الضوئية القائمة على LED أكثر كفاءة ولديها عرض نطاق ترددي أعلى من أنظمة الاتصالات التقليدية القائمة على النحاس.

صيانة المصابيح

تتطلب مصابيح LED صيانة لضمان الأداء الأمثل. يحتاج إلى رعاية لعمر طويل مثل أي جهاز كهربائي آخر. فيما يلي بعض النصائح للحفاظ على مصابيح LED:

تنظيف المصابيح

• استخدم حلول التنظيف الصحيحة: يعد تجنب المواد الكيميائية القاسية ، مثل المذيبات ، أمرًا ضروريًا عند تنظيف مصابيح LED. قد يؤدي ذلك إلى إتلاف الهيكل الدقيق لمصباح LED. بدلاً من ذلك ، استخدم منظفًا معتدلًا أو محلول كحول الأيزوبروبيل. تأكد من أن محلول التنظيف خالٍ من الجسيمات الكاشطة.

• استخدم الأدوات الصحيحة: لتنظيف مصابيح LED ، استخدم قطعة قماش ناعمة وخالية من النسالة ، مثل الألياف الدقيقة أو قطعة قماش لتنظيف العدسات. تجنب استخدام المواد الخشنة أو الكاشطة مثل المناشف الورقية. هذا يمكن أن يخدش سطح LED.

• كن لطيفآ: عند تنظيف مصابيح LED ، كن لطيفًا وتجنب الضغط المفرط على سطح LED. تجنب لمس مؤشر LED بأصابع عارية. يمكن أن تنتقل الزيوت والملوثات من الجلد إلى سطح LED. يقلل من السطوع والعمر الافتراضي.

التعامل مع المصابيح

يعد التعامل مع مصابيح LED أمرًا بالغ الأهمية أيضًا لضمان عمر طويل. فيما يلي بعض النصائح للتعامل مع مصابيح LED:

• تجنب لمس مؤشر LED: عند التعامل مع مصابيح LED ، من الضروري تجنب لمس سطح LED بيديك العاريتين. قد تؤدي الزيوت والأوساخ الموجودة على يديك إلى إتلاف مصباح LED. بدلاً من ذلك ، استخدم قفازات أو قطعة قماش نظيفة وخالية من النسالة للتعامل مع مؤشر LED.

• تجنب تعريض مصابيح LED للرطوبة: الرطوبة يمكن أن تلحق الضرر بمصباح LED. لذلك ، من الضروري تجنب تعريض مؤشر LED للرطوبة أثناء المناولة.

• تجنب تعريض مصابيح LED للحرارة: المصابيح حساسة للحرارة ، ويمكن أن يؤدي التعرض لدرجات حرارة عالية إلى إتلافها. لذلك ، من الضروري تجنب تعريض LED لدرجات حرارة عالية أثناء المناولة.

• قم بتخزين مصابيح LED بشكل صحيح: يجب تخزين مصابيح LED في مكان بارد وجاف لتجنب التعرض للحرارة والرطوبة.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها لمصابيح LED

مثل أي تقنية ، فإن إضاءة LED لها أيضًا نصيبها العادل من المشاكل. سأناقش بعض المشكلات الأكثر شيوعًا المتعلقة بإضاءة LED وكيفية معالجتها.

1. الخفقان

قد تومض أضواء LED ، خاصة عند تشغيلها لأول مرة. إنه أمر مزعج ومشتت. عدة عوامل يمكن أن تسبب هذه المشكلة. وهي تشمل مفتاح باهتة غير متوافق وسائق خاطئ. أو يمكن أن يكون مصدر الطاقة أو التثبيت غير السليم.

لإصلاح هذه المشكلة ، تأكد من أن مفتاح التعتيم متوافق مع مصابيح LED. استبدل أي مكونات معيبة ، وتأكد من تركيب تركيبات الإضاءة بشكل صحيح.

2. وهج

يمكن أن تنتج أضواء LED وهج، مما قد يكون مزعجًا ويسبب إجهاد العين. عدة عوامل يمكن أن تسبب هذه المشكلة. مثل وضع مصباح الإضاءة ونوع المصباح المستخدم والتصميم.

لمعالجة هذه المشكلة ، استخدم العدسات المصقولة أو المنتشرة لتقليل الوهج. اضبط موضع وحدة الإضاءة ، واختر لمبات ذات سطوع أقل.

3. درجة حرارة اللون خاطئة

يمكن أن تنتج مصابيح LED ضوءًا بدرجات حرارة ألوان مختلفة. يمكن أن يؤثر على البيئة والأجواء في الغرفة. على سبيل المثال ، قد تنتج بعض مصابيح LED ضوءًا أبيض مزرقًا قاسيًا يمكن أن يكون غير جذاب. مرة أخرى ، اختيار لون دافئ لإضاءة المكتب سيجعل الموظف يشعر بالنعاس. 

لمعالجة هذه المشكلة ، اختر مصابيح LED ذات درجة حرارة لونية تناسب الأجواء المرغوبة للغرفة. على سبيل المثال ، قد يكون الضوء الدافئ المصفر مناسبًا لغرفة النوم. في المقابل ، قد يناسب الضوء الأبيض المزرق البارد مساحة العمل أو الدراسة.

4. حرارة

يمكن أن تنتج مصابيح LED الحرارة ، مما يقلل من عمرها وأدائها. عدة عوامل يمكن أن تسبب هذه المشكلة. على سبيل المثال ، التبريد أو التهوية غير الكافية. أيضًا ، يمكن أن يكون هناك ارتفاع في درجة الحرارة المحيطة وتدفق تيار مفرط.

تأكد من تبريد وتهوية مصابيح LED بشكل مناسب لمعالجة هذه المشكلة. تجنب تركيبها في مناطق ذات درجات حرارة محيطة عالية. تأكد أيضًا من أن التدفق الحالي ضمن النطاق الموصى به.

5. التوافق

قد لا تكون مصابيح LED متوافقة مع تركيبات أو أنظمة الإضاءة الحالية. هذا يجعل تركيبها واستخدامها صعبًا. يمكن أن تتسبب عوامل مختلفة في حدوث هذه المشكلة ، على سبيل المثال ، الاختلافات في الجهد والقوة الكهربائية والتصميم.

لحل هذه المشكلة ، تأكد من أن مصابيح LED تعمل مع أنظمة الإضاءة والتركيبات الموجودة. أو ضع في اعتبارك استبدال التركيبات والأنظمة إذا لزم الأمر.

فهم هذه المشاكل واتخاذ الإجراءات المناسبة لإدارتها. وبالتالي ، يمكنك الاستمتاع بالعديد من مزايا إضاءة LED دون أي إزعاج.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك أن تقرأ استكشاف مشاكل شريط LED وإصلاحها.

التطورات المستقبلية في تقنية LED

دعونا نلقي نظرة على التحسينات المستقبلية في تقنية LED.

1. تحسينات في كفاءة الطاقة

فيما يلي بعض التحسينات الرئيسية في كفاءة الطاقة في التطورات المستقبلية في تقنية LED:

• فعالية أعلى

تقيس فعالية LED مدى كفاءة مصدر الضوء في تحويل الكهرباء إلى ضوء كهربائي. تحسنت فعالية LED بشكل مطرد في السنوات الأخيرة بسبب علم المواد. كما أن تحسينات تصميم الجهاز تعزز الفعالية. على سبيل المثال ، تقوم بتطوير مواد أشباه موصلات جديدة ، مثل Indium Gallium Nitride (InGaN). لقد أدى إلى كفاءة أعلى باللونين الأزرق والأخضر ، وهي مكونات مهمة في مصابيح LED البيضاء. وفي السنوات القادمة ، ستجعل المزيد من الابتكارات مصابيح LED أكثر كفاءة. 

• إدارة حرارية أفضل

عندما تصبح مصابيح LED أكثر كفاءة ، فإنها تولد أيضًا مزيدًا من الحرارة. هذا يمكن أن يقلل من أدائها وعمرها. ومع ذلك ، أدى التقدم في تقنيات الإدارة الحرارية إلى تحسين الاعتمادية. مثل ، أحواض حرارة أفضل ومواد ذات موصلية حرارية أعلى. سيؤدي تحسين هذه التقنيات إلى تمكين مصنعي LED من تحسين أدائهم في المستقبل. سيؤدي ذلك أيضًا إلى تحسين مصداقية منتجاتهم.

• أنظمة تحكم أكثر ذكاءً

يتم دعم تقنية LED أيضًا من خلال أنظمة التحكم المتقدمة التي تحقق أقصى استفادة من الطاقة وتقليل الفاقد. على سبيل المثال ، يمكن تجهيز أنظمة الإضاءة LED بأجهزة استشعار. هذه المستشعرات تكتشف الشغل. يقومون أيضًا بضبط مستويات الإضاءة تلقائيًا. وبالتالي فإنه يخفت الأضواء استجابة لمستويات الضوء الطبيعي. وفي السنوات المقبلة ، نتوقع المزيد من ميزات الاستشعار الآلي في مصابيح LED.

• التكامل مع التقنيات الأخرى

أخيرًا ، يتم دمج مصابيح LED بشكل متزايد مع التقنيات الأخرى ، مثل مستشعرات إنترنت الأشياء (IoT). إنها تخلق أنظمة إضاءة ذكية تتكيف مع البيئات المتغيرة واحتياجات المستخدم. يمكن أن يساعد هذا التكامل في توفير المزيد من الطاقة عن طريق السماح بالتحكم في أنظمة الإضاءة بشكل أكثر دقة وكفاءة.

2. التقدم في تقنيات التصنيع

دعونا نناقش التطورات في تقنيات التصنيع. تقود هذه التطورات التطورات المستقبلية في تكنولوجيا LED.

• مصابيح حزمة مقياس الرقاقة (CSP)

تعد مصابيح CSP LED نوعًا جديدًا من مصابيح LED تلغي الحاجة إلى مواد التغليف التقليدية. على سبيل المثال ، إطارات الرصاص والسندات السلكية. هذا يقلل من حجم ووزن LED ، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الأجهزة المدمجة. تعد مصابيح CSP LED أكثر كفاءة أيضًا ، حيث تتميز بمسافة أقصر للتيار الكهربائي. كما أنها تقلل من فقدان الطاقة.

علاوة على ذلك ، يتطلب تصنيع مصابيح CSP LED معدات متخصصة. على سبيل المثال ، آلات لصق القوالب وآلات تعبئة بسكويت الويفر. في الوقت الحاضر ، أصبحت متاحة على نطاق واسع.

لمزيد من المعلومات ، يمكنك أن تقرأ شريط CSP LED مقابل شريط COB LED.

• المصابيح الصغيرة

يؤدي تطوير تقنيات التوليف الغرواني الجديدة ودمج QDs في تصنيع LED إلى التطورات المستقبلية لتقنية LED. تعد مصابيح LED الصغيرة أصغر من مصابيح CSP LED ، بحجم أقل من 100 ميكرومتر. إنها توفر دقة أعلى وألوانًا أكثر إشراقًا وتباينًا أفضل من مصابيح LED التقليدية. يمثل تصنيع مصابيح LED الصغيرة تحديًا نظرًا لصغر حجمها. ومع ذلك ، فإن التطورات التكنولوجية تجعل من الممكن إنتاجها بكميات كبيرة. مثل التصنيع الدقيق والطباعة الحجرية وربط الرقائق.

• النقاط الكمية (QDs)

النقاط الكمومية عبارة عن بلورات نانوية شبه موصلة تبعث الضوء عند تحفيزها بواسطة مصدر ضوئي. إنها توفر دقة ألوان وسطوعًا أفضل من مصابيح LED التقليدية. ويمكن ضبطها لإصدار ألوان محددة. يتم تصنيع QDs باستخدام تقنية تسمى "التركيب الغرواني". إنه ينطوي على إنشاء معلق من البلورات النانوية في سائل. ثم يتم ترسيب البلورات النانوية على ركيزة لإنشاء LED. 

• الطباعة 3D

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية تصنيع تتضمن إنشاء كائنات طبقة تلو الأخرى. يوفر مرونة أكبر في التصميم والقدرة على إنشاء أشكال معقدة. يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أشكال وإسكان LED مخصص. إنه يقلل من الحاجة إلى تقنيات التصنيع التقليدية مثل القولبة بالحقن. الطباعة ثلاثية الأبعاد هي أيضًا أكثر ملاءمة للبيئة. يقلل من النفايات والحاجة إلى النقل.

3. إمكانات المصابيح العضوية بالكامل

مصابيح LED العضوية بالكامل (FOLEDs) هي نوع من OLED لا يتطلب أي مواد غير عضوية. على سبيل المثال ، المعادن ، التي يشيع استخدامها في تقنية LED التقليدية. تتمتع FOLEDs بالعديد من المزايا مقارنة بمصابيح LED التقليدية. إنها أكثر مرونة وخفيفة الوزن وتستهلك طاقة أقل من مصابيح LED التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيع FOLEDs باستخدام مواد منخفضة التكلفة وصديقة للبيئة. هذا يجعلها خيارًا جذابًا لتطوير التقنيات المستدامة.

التطبيقات المحتملة لـ FOLEDs واسعة. وهي تشمل الإضاءة والشاشات وحتى التكنولوجيا القابلة للارتداء. في صناعة الإضاءة ، تتمتع FOLEDs بإمكانية استبدال مصادر الإضاءة التقليدية. يمكن أن تحل محل المصابيح الفلورية والمتوهجة. يمكن تحويل FOLEDs إلى صفائح رقيقة ومرنة. هذا يجعلها مثالية للأسطح المنحنية أو غير المنتظمة. على سبيل المثال ، الإضاءة المعمارية أو السيارات.

في صناعة الشاشات ، توفر FOLEDs العديد من المزايا مقارنة بشاشات LED التقليدية. FOLEDs أرق وأخف وزنا وأقل قوة. وهذا يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. بالإضافة إلى ذلك ، توفر شاشات FOLED دقة ألوان أفضل وزاوية رؤية أوسع. وبالتالي ، فهي مثالية لتطبيقات العرض المتطورة مثل أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر.

الأسئلة الشائعة

وفي الختام

من المهم ملاحظة أن تقنية LED لا تزال تتطور. وهناك مجال لتحسين الأداء وجودة الألوان والقدرة على تحمل التكاليف. لهذا السبب ، يبحث العلماء والمهندسون دائمًا عن طرق لتحسين تقنية LED. إنهم يحاولون تحسين فعاليته.

كمستهلك أو صاحب عمل ، فإن فهم أساسيات تقنية LED يمكن أن يقطع شوطًا طويلاً. يمكن أن يساعدك في اتخاذ خيارات مستنيرة عندما يتعلق الأمر بشراء منتجات الإضاءة. من درجة حرارة اللون إلى اللومن والقوة الكهربائية و CRI. يمكن أن تساعدك معرفة هذه المفاهيم في العثور على حلول إضاءة LED المناسبة.

لذلك ، تعد مصابيح LED تقنية رائعة. بفضل إمكانياتها في توفير الطاقة ، والمتانة ، والتنوع ، تعد مصابيح LED تقنية إضاءة موجودة لتبقى.

تصنع LEDYi جودة عالية شرائط LED و LED نيون فليكس. تمر جميع منتجاتنا عبر مختبرات عالية التقنية لضمان أعلى جودة. إلى جانب ذلك ، نحن نقدم خيارات قابلة للتخصيص على شرائط LED ومرن نيون. لذلك ، بالنسبة لشريط LED المتميز و LED نيون فليكس ، اتصل بـ LEDYi في اسرع وقت ممكن!