به دنیای دیودهای ساطع کننده نور (LED) خوش آمدید، جایی که بهره وری انرژی با روشنایی پر جنب و جوش روبرو می شود.

ال ای دی ها نحوه نورپردازی خانه ها، دفاتر و فضاهای عمومی را تغییر داده اند. دارای گزینه های روشنایی روشن تر، ماندگارتر و پایدارتر است. این شگفتی های کوچک راه درازی را پیموده اند. و این حقایقی است که LED ها را جایگزین مناسبی برای لامپ های رشته ای و لوله های فلورسنت سنتی می کند. این می تواند از LED های کوچکی باشد که گوشی های هوشمند ما را روشن می کند تا صفحه نمایش های LED غول پیکری که ما را در میدان تایمز خیره می کنند.

این راهنمای جامع همه چیزهایی را که باید در مورد LED ها بدانید را بررسی می کند. با تاریخچه، اصول کار، کاربردها و مزایای آنها آشنا خواهید شد. بنابراین، چه مهندس، چه طراح روشنایی، یا یک مصرف کننده کنجکاو، کمربند ایمنی خود را ببندید و برای روشن شدن آماده شوید!

دیودهای ساطع نور (LED) چیست؟

دیودهای ساطع نور (LED) دستگاه های نیمه هادی کوچکی هستند. آنها با عبور جریان الکتریکی از آنها نور ساطع می کنند. در مقابل، لامپ های رشته ای سنتی با گرم کردن یک رشته سیم، نور تولید می کنند. LED ها برای تولید نور به حرکت الکترون ها در یک ماده نیمه هادی متکی هستند.

ال ای دی ها در رنگ های مختلف از قرمز و سبز گرفته تا آبی و سفید عرضه می شوند. علاوه بر این، LED ها مزایای زیادی نسبت به فناوری های روشنایی سنتی دارند. آنها شامل بهره وری انرژی، طول عمر طولانی و اندازه کوچک هستند. در نتیجه، آنها به طور فزاینده ای در طیف گسترده ای از برنامه ها محبوب شده اند. LED همه چیز را از نور و نمایشگر گرفته تا فناوری خودرو و هوافضا پوشش داده است.

تاریخچه مختصر ال ای دی ها

دیودهای ساطع کننده نور (LED) در زندگی مدرن ما در همه جا وجود دارند. آنها در همه چیز از چراغ راهنمایی گرفته تا وسایل الکترونیکی استفاده می شوند. حتی برای روشنایی خانه و هدست خودرو. با این حال تاریخ آنها به اوایل قرن بیستم باز می گردد.

در سال 1907، دانشمند بریتانیایی HJ Round پدیده ای به نام الکترولومینسانس را کشف کرد. هنگامی که جریان الکتریکی از آنها عبور می کند، مواد خاصی می توانند نور ساطع کنند. کاربردهای عملی الکترولومینسانس تا سال 1960 توسعه نیافته بود.

در طول چند دهه بعد، محققان به بهبود فناوری LED ادامه دادند. آنها رنگ های جدیدی ایجاد کردند و روشنایی آنها را افزایش دادند. ال ای دی های سبز و آبی در دهه 1990 پس از ال ای دی های زرد در دهه 1970 به وجود آمدند. در سال 2014، محققان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، یک LED سفید ایجاد کردند. صنعت روشنایی را متحول کرد.

امروزه از ال ای دی ها در کاربردهای مختلفی از جمله نورپردازی، نمایشگرها و وسایل پزشکی استفاده می شود. آنها نسبت به لامپ های رشته ای معمولی دوام بیشتری دارند و از نظر انرژی کارآمدتر هستند. این باعث می شود آنها به یک انتخاب محبوب برای مصرف کنندگان و مشاغل تبدیل شوند.

مزایای روشنایی LED

نورپردازی LED نسبت به سایر انواع روشنایی مزایای متعددی دارد. این شامل بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه، مزایای زیست محیطی، دوام و تطبیق پذیری طراحی می شود. در این بخش، این مزایا را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد.

بهره وری انرژی و صرفه جویی در هزینه

یکی از مهمترین مزیت های نورپردازی LED بهره وری انرژی آن است. LED ها بسیار کارآمدتر از لامپ های رشته ای یا لامپ های فلورسنت هستند. زیرا انرژی کمتری برای تولید همان مقدار نور مصرف می کنند. به این معنی که روشنایی LED می تواند در هزینه های برق شما صرفه جویی زیادی کند. از این رو، می توانید به طور مکرر از آنها استفاده کنید.

طبق گفته وزارت انرژی ایالات متحده، روشنایی LED می تواند تا 75٪ انرژی کمتری نسبت به لامپ های رشته ای مصرف کند. همچنین 25 برابر بیشتر دوام می آورد. این بدان معنی است که در طول عمر یک لامپ LED، می توانید صدها دلار در هزینه انرژی صرفه جویی کنید. علاوه بر این، چراغ های LED گرمای کمتری تولید می کنند. بنابراین، آنها در تبدیل انرژی به نور و عدم هدر دادن گرما کارآمدتر هستند.

مزایای زیست محیطی

یکی دیگر از مزایای مهم نورپردازی LED، مزایای زیست محیطی آن است. ال ای دی ها سازگار با محیط زیست هستند و ردپای کربن کمتری نسبت به فناوری های روشنایی سنتی دارند. این به این دلیل است که آنها انرژی کمتری مصرف می کنند، به این معنی که انرژی کمتری برای تامین انرژی آنها باید تولید شود.

علاوه بر این، LED ها حاوی مواد خطرناکی مانند جیوه نیستند. این در لامپ های فلورسنت یافت می شود. منظور این است که LED ها برای محیط زیست ایمن تر هستند. همچنین، دور انداختن آن نسبت به فناوری های روشنایی سنتی آسان تر است.

دوام و طول عمر

نور LED بسیار بادوام و ماندگاری بالایی دارد. LED ها از مواد جامد ساخته شده اند. و آنها حاوی هیچ رشته یا لوله ای نیستند و احتمال شکستن یا شکستن آنها را کاهش می دهد. این آنها را برای استفاده در محیط های بیرونی یا مناطقی با خطر ضربه یا لرزش ایده آل می کند.

همچنین LED ها نسبت به فناوری های روشنایی سنتی طول عمر بیشتری دارند. آنها می توانند تا 50,000 ساعت دوام بیاورند. این به طور قابل توجهی طولانی تر از لامپ های رشته ای یا لامپ های فلورسنت است. این بدان معنی است که می توانید در هزینه های تعویض و تعمیر و نگهداری در طول زمان صرفه جویی کنید.

طراحی متنوع

همچنین در مکان‌هایی که غذا و نوشیدنی سرو می‌کنند، که نور برای ایجاد روحیه بسیار مهم است، به خوبی کار می‌کند. نورپردازی LED بسیار متنوع است و می تواند در کاربردهای مختلف استفاده شود. آنها در اندازه ها و شکل های مختلف وجود دارند. علاوه بر این، آنها برای اهداف مختلف مناسب هستند. برخی از الگوهای طراحی برجسته برای روشنایی LED عبارتند از: 

• چراغ های لوله LED
• لامپ های LED
• چراغ لامپ
• نوارهای LED
• فلکس نئون ال ای دی
• چراغ های LED توکار
• چراغ های مسیر LED
• نورافکن LED و غیره

علاوه بر این، از این LED ها در چراغ های تزئینی انحصاری مانند لوسترها و چراغ های آویز نیز استفاده می شود. بنابراین، از نظر طراحی، LED همه کاره ترین گزینه روشنایی است که تا به حال پیدا کرده اید. 

گزینه های گسترده رنگ نور

LED ها در رنگ ها و دمای رنگ های مختلف موجود هستند. شما می توانید نور سفید گرم، خنک یا طبیعی را برای منطقه خود با LED انتخاب کنید. علاوه بر این، طیف وسیعی از نورهای رنگارنگ دارد: قرمز، آبی، سبز و زرد - هر رنگ روشنی که می خواهید، LED انتخاب نهایی شما است. علاوه بر این، ویژگی های تنظیم رنگ، مانند چراغ های RGB، نوارهای LED آدرس پذیر، و بیشتر. به لطف کنترلر LED با تکنولوژی بالا که این سیستم تنظیم رنگ را امکان پذیر می کند. بنابراین، می توانید با استفاده از LED ها حالات و محیط های مختلفی را برای منطقه خود ایجاد کنید. این بیشتر آنها را برای استفاده در فضاهای تجاری و محیط های خرده فروشی ایده آل می کند. 

فوری در

LED ها هنگام روشن شدن نور فوری را ارائه می دهند. اما نور سنتی چند ثانیه طول می‌کشد تا گرم شود و روشنایی کامل را از بین ببرد. این آنها را برای استفاده در برنامه هایی که به نور فوری نیاز دارد، عالی می کند. مثلا چراغ راهنمایی و روشنایی اضطراری.

ال ای دی ها چگونه کار می کنند؟

LED ها یا دیودهای ساطع کننده نور، نیمه هادی هستند. آنها انقلابی در نحوه روشن کردن خانه‌ها، دفاتر و خیابان‌های خود ایجاد کرده‌اند. اما ال ای دی ها چگونه کار می کنند؟ بیایید به اصول اولیه فناوری LED، از جمله جریان الکترون، اتصالات pn و بسیاری موارد دیگر بپردازیم.

• مبانی جریان الکترون

برای درک نحوه عملکرد LED ها، ابتدا باید برخی از اصول اساسی جریان الکترون را درک کنیم. الکترون ها ذرات با بار منفی هستند. آنها به دور هسته یک اتم می چرخند. در برخی مواد، مانند فلزات، الکترون‌ها نسبتاً آزاد هستند تا به اطراف حرکت کنند. جریان برق را امکان پذیر می کند. در مواد دیگر مانند عایق ها، الکترون ها محکم به اتم های خود متصل هستند. و آزادانه حرکت نمی کنند.

مواد نیمه هادی خواص جالبی دارند. آنها جایی بین فلزات و عایق ها قرار می گیرند. آنها می توانند الکتریسیته را هدایت کنند، اما فلزات بهتر هستند. با این حال، بر خلاف عایق ها، می توان آنها را برای هدایت الکتریسیته تحت شرایط خاصی "تنظیم" کرد. این ویژگی نیمه هادی ها را برای استفاده در دستگاه های الکترونیکی ایده آل می کند.

• اتصال PN و نقش مواد نیمه هادی

مواد نیمه هادی نقش مهمی در انتشار نور در LED ها ایفا می کنند. معمولاً از سیلیکون یا ژرمانیوم به عنوان مواد نیمه هادی در LED ها استفاده می شود. برای اینکه آنها را به اندازه کافی رسانا کنید تا نور تولید کنند، باید ناخالصی هایی را در فرآیندی به نام دوپینگ به مواد اضافه کنید.

دوپینگ شامل افزودن مقادیر کمی ناخالصی به یک ماده نیمه هادی برای تغییر خواص الکتریکی آن است. دو دسته دوپینگ وجود دارد: نوع n و نوع p. دوپینگ نوع N شامل افزودن ناخالصی هایی است که دارای الکترون های اضافی به مواد نیمه هادی هستند. این الکترون های اضافی آزاد می شوند تا در مواد حرکت کنند. مازاد ذرات باردار منفی ایجاد می کند. از سوی دیگر، دوپینگ نوع P شامل افزودن ناخالصی هایی است که الکترون های کمتری نسبت به مواد نیمه هادی دارند. این باعث ایجاد "سوراخ" در مواد یا مناطقی می شود که الکترون از دست رفته است. این سوراخ ها دارای بار مثبت هستند.

هنگامی که یک ماده از نوع p در کنار یک ماده نوع n قرار می گیرد، یک اتصال pn تشکیل می شود. در محل اتصال، الکترون های اضافی از مواد نوع n سوراخ های ماده نوع p را پر می کنند. این یک ناحیه تخلیه یا ناحیه ای بدون الکترون یا حفره آزاد ایجاد می کند. این منطقه تخلیه به عنوان مانعی در برابر جریان جریان عمل می کند. این امر از جریان الکترون ها از مواد نوع n به مواد نوع p جلوگیری می کند.

• اهمیت دوپینگ و ایجاد یک منطقه تخلیه

ایجاد یک منطقه تخلیه برای عملکرد LED بسیار مهم است. هنگامی که یک ولتاژ به اتصال pn اعمال می شود، باعث می شود که الکترون های موجود در ماده نوع n به سمت اتصال حرکت کنند. در همان زمان، سوراخ های موجود در مواد نوع p به سمت محل اتصال در جهت مخالف حرکت می کنند. هنگامی که الکترون ها و حفره ها در ناحیه تخلیه به هم می رسند، دوباره ترکیب می شوند و انرژی را به شکل نور آزاد می کنند.

شکاف انرژی طول موج دقیق نور تولید شده را تعیین می کند. بین نوار ظرفیت و نوار هدایت مواد نیمه هادی قرار دارد. در اینجا، نوار رسانایی، نواری از سطوح انرژی در موادی است که الکترون‌ها می‌توانند زمانی که به یک اتم متصل نیستند، اشغال کنند. از سوی دیگر، باند ظرفیت، سطح انرژی است که الکترون‌ها هنگام اتصال به اتم پر می‌شوند. و هنگامی که یک الکترون از نوار رسانایی به نوار ظرفیت می افتد، انرژی را به عنوان یک فوتون نور آزاد می کند.

• الکترولومینسانس و تولید فوتون

الکترولومینسانس یک پدیده ساطع کننده نور است. این فرآیند انتشار نور از یک ماده در پاسخ به جریان الکتریکی است که از آن عبور می کند. در زمینه فناوری LED، فرآیند الکترولومینسانس در داخل تراشه LED انجام می شود.

LED یک وسیله نیمه هادی است که با اعمال ولتاژ در پایانه های خود نور ساطع می کند. LED از یک اتصال pn ساخته شده است، منطقه ای که در آن دو نیمه هادی با هم ترکیب می شوند. نیمه هادی نوع p دارای حامل بار مثبت (سوراخ) است. در عین حال، نیمه هادی نوع n دارای حامل بار منفی (الکترون) است.

یک ولتاژ بایاس رو به جلو به محل اتصال pn LED اعمال می شود. و این باعث می شود که الکترون ها به حفره های الکترونی بپیوندند تا انرژی را به صورت فوتون آزاد کنند. فوتون های تولید شده سپس از طریق لایه های LED حرکت می کنند. و به صورت نور مرئی از دستگاه ساطع می کنند. با این حال، رنگ نور ساطع شده به انرژی فوتون ها بستگی دارد. این مربوط به انرژی bandgap مواد استفاده شده در LED است. به عنوان مثال، LED های قرمز از نیمه هادی هایی با انرژی باند گپ کمتر ساخته شده اند. در مقابل، LED های آبی و سبز به نیمه هادی هایی با شکاف انرژی بالاتر نیاز دارند. نمودار زیر نیمه هادی های مناسب برای رنگ های مختلف نور در LED ها را به شما نشان می دهد. 

نیمه هادی مناسب	رنگ ال ای دی ها
ایندیم گالیوم نیترید (InGaN)	LED های آبی، سبز و فرابنفش با روشنایی بالا
آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP)	LED های زرد، نارنجی و قرمز با روشنایی بالا
آلومینیوم گالیم آرسنید (AlGaAs)	ال ای دی قرمز و مادون قرمز

انواع ال ای دی

انواع مختلفی از LED ها (دیودهای ساطع کننده نور) وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:

1. LED های استاندارد

ال ای دی های استاندارد به عنوان LED های سوراخ دار یا LED های سنتی نیز شناخته می شوند. آنها رایج ترین و پرکاربردترین دیودهای ساطع نور (LED) هستند. این LED ها با یک تراشه کوچک از مواد نیمه هادی ساخته شده اند و در یک بسته رزین اپوکسی شفاف با دو پین فلزی محصور شده اند. این لیدها در یک خط مستقیم قرار گرفته اند. بنابراین، نصب آنها بر روی برد مدار چاپی سریع و آسان است.

LED های استاندارد زمانی که جریان الکتریکی به تراشه داخل بسته بندی رزین اپوکسی اعمال می شود، نور ساطع می کنند. رنگ نور ساطع شده به مواد استفاده شده در تراشه بستگی دارد. به عنوان مثال، LED های ساخته شده از آرسنید گالیوم (GaAs) نور قرمز ساطع می کنند. در همان زمان، آنهایی که از نیترید گالیوم (GaN) ساخته شده اند، نور آبی و سبز ساطع می کنند.

یکی از مزیت های اصلی ال ای دی های استاندارد دوام و طول عمر زیاد آنهاست. آنها می توانند ده ها هزار ساعت دوام بیاورند. به طور قابل توجهی طولانی تر از لامپ های رشته ای سنتی است. آنها همچنین از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمد هستند. علاوه بر این، آنها تا 90٪ انرژی کمتری نسبت به لامپ های رشته ای مصرف می کنند. گرمای بسیار کمی از خود ساطع می کنند. این باعث می شود آنها برای کاربردهایی که تولید گرما یک نگرانی است ایده آل باشند.

LED های استاندارد در کاربردهای مختلف استفاده می شوند. این شامل نمایشگرهای روشنایی، نورپردازی خودرو، تجهیزات الکترونیکی و لوازم خانگی است. آنها همچنین در چراغ های راهنمایی و ساعت های دیجیتال استفاده می شوند. علاوه بر این، آنها برای سایر کاربردهایی که نیاز به منبع نور قابل اعتماد و کم مصرف دارند، گزینه ایده آلی هستند.

2. ال ای دی های پرقدرت

ال ای دی های پرقدرت دیودهای ساطع کننده نور هستند که برای تولید بازده نور بالا طراحی شده اند. در عین حال مقدار کمی انرژی مصرف می کنند. آنها برای کاربردهای روشنایی، خودرو، علائم و لوازم الکترونیکی ایده آل هستند.

LED های پرقدرت با LED های استاندارد متفاوت هستند زیرا ساختار و طراحی آنها نسبتاً متفاوت است. ال‌ای‌دی‌های پرقدرت از چند تراشه ال‌ای‌دی ساخته شده‌اند که روی یک بستر واحد نصب شده‌اند. این به افزایش روشنایی و خروجی کلی آنها کمک می کند. علاوه بر این، LED های پرقدرت از یک هیت سینک بزرگتر استفاده می کنند. گرمایی را که خروجی بالا ایجاد می کند دفع می کند. بنابراین، LED را از آسیب ناشی از گرمای بیش از حد محافظت می کند.

یکی از مزیت های اصلی LED های پرقدرت کارایی آنهاست. آنها به ازای هر واحد انرژی مصرفی مقدار زیادی نور خروجی تولید می کنند. این باعث می شود که آنها به انتخابی محبوب برای کاربردهای روشنایی کم مصرف تبدیل شوند. آنها همچنین دوام بیشتری نسبت به منابع نور سنتی دارند. همچنین طول عمر بسیار بیشتری دارند. این امر نیاز به تعویض و نگهداری مکرر را کاهش می دهد.

LED های پرقدرت در رنگ ها و دمای رنگ های مختلف موجود هستند. این باعث می شود آنها برای کاربردهای متعدد مانند نورپردازی عمومی، وظیفه ای و تخصصی مناسب باشند. به عنوان مثال، چراغ هایی را برای گیاهان داخلی، روشنایی آکواریوم و نورپردازی صحنه پرورش دهید.

3. ال ای دی های ارگانیک (OLED)

ال ای دی های ارگانیک (OLED) یک فناوری نورپردازی است که از ترکیبات آلی برای انتشار نور استفاده می کند. OLED ها مشابه LED های سنتی هستند. آنها با اعمال جریان الکتریکی نور ساطع می کنند. اما تفاوت در استفاده از مواد است.

LED های سنتی از مواد معدنی مانند نیمه هادی ها و آلیاژهای فلزی استفاده می کنند. برعکس، OLED ها از ترکیبات آلی مانند پلیمرها و مولکول های کوچک استفاده می کنند. این مواد در لایه های نازک بر روی یک بستر رسوب می کنند. و سپس توسط یک بار الکتریکی تحریک می شود و باعث می شود نور ساطع کنند.

OLED ها مزایای متعددی نسبت به فناوری های نورپردازی سنتی دارند. یکی، آنها می توانند بسیار نازک و انعطاف پذیر باشند. این باعث می شود آنها جایگزین های مناسبی برای استفاده در طیف گسترده ای از برنامه ها باشند. همه چیز از تلفن های هوشمند و تلویزیون گرفته تا وسایل روشنایی و تابلوها شامل می شود. علاوه بر این، OLED ها می توانند بسیار کم مصرف باشند. این بدان معناست که آنها می توانند نوری ایجاد کنند که نسبت به فناوری های سنتی انرژی کمتری مصرف کند.

یکی از بهترین ویژگی‌های OLED این است که می‌توانند رنگ‌های روشن و باکیفیت بسازند. OLED ها مستقیماً از خود مواد آلی نور ساطع می کنند. بنابراین، آنها می توانند طیف وسیع تری از رنگ ها و کنتراست بهتری نسبت به LED های سنتی تولید کنند. با این حال، برای تولید رنگ ها به فیلترها متکی است. این باعث می شود OLED ها برای استفاده در برنامه هایی مانند نمایشگرهای دیجیتال مناسب باشند. همچنین، برای وسایل روشنایی که دقت رنگ ضروری است، مناسب است.

4. ال ای دی های پلیمری (PLED)

دیودهای ساطع نور پلیمری (PLED) از یک ماده پلیمری رسانا به عنوان لایه فعال استفاده کنید. این مواد آلی خواص نوری و الکترونیکی منحصر به فردی دارند. این آنها را برای دستگاه های ساطع کننده نور ایده آل می کند.

LED های سنتی از مواد معدنی ساخته می شوند. به عنوان مثال، نیترید گالیوم و سیلیکون. اما PLED ها از پلیمرها ساخته شده اند. این پلیمرها معمولاً از زنجیره های بلند واحدهای تکرار شونده ساخته می شوند. خواص منحصر به فردی به آنها می دهد.

PLED ها از یک میدان الکتریکی برای تحریک الکترون های ماده پلیمری استفاده می کنند. این باعث می شود که آنها نور ساطع کنند. با تنظیم ترکیب شیمیایی مواد پلیمری، PLED می تواند رنگ نوری را که ساطع می کند تنظیم کند.

یکی از مزایای PLED این است که می توان آنها را با استفاده از تکنیک های پردازش رول به رول کم هزینه ساخت. این باعث می شود آنها بسیار مقیاس پذیر و مقرون به صرفه باشند. این امر منجر به استفاده آنها از روشنایی، نمایشگرها و وسایل الکترونیکی شده است.

یکی دیگر از مزایای PLED این است که می توان آنها را انعطاف پذیر و سازگار ساخت. این آنها را برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی، مانند لباس های هوشمند و سنسورهای روی پوست، ایده آل می کند.

5. LED های نقطه کوانتومی (QD-LED)

LED های نقطه کوانتومی (QD-LED) از نانوکریستال هایی به نام نقاط کوانتومی برای تولید نور استفاده کنید. این نقاط معمولاً از مواد نیمه هادی ساخته می شوند. و اندازه آن از 2 تا 10 نانومتر است. در یک QD-LED، نقاط کوانتومی بین دو الکترود قرار می‌گیرند. جریان الکتریکی از آنها عبور می کند که الکترون های درون نقطه ها را تحریک می کند. هنگامی که این الکترون های برانگیخته به حالت پایه خود باز می گردند، انرژی را به شکل نور آزاد می کنند. اندازه نقطه کوانتومی رنگ نور تولید شده را تعیین می کند. نقاط کوچکتر نور آبی و نقاط بزرگتر نور قرمز تولید می کنند. و اندازه های متوسط ​​نور سبز و زرد تولید می کنند.

یکی از مزایای اصلی نورپردازی QD-LED توانایی آن در تولید طیف وسیع تری از رنگ ها است. آنها همچنین دقت و کارایی بالاتری تولید می کنند. این به این دلیل است که اندازه نقاط کوانتومی را می توان دقیقاً کنترل کرد. این امکان تنظیم دقیق تری از نور ساطع شده را فراهم می کند. علاوه بر این، QD-LED ها طول عمر بیشتری دارند و انرژی کمتری مصرف می کنند. این باعث می شود آنها سازگارتر با محیط زیست باشند.

با این حال، QD-LED ها هنوز یک فناوری جدید هستند و هنوز به طور گسترده در دسترس نیستند. همچنین نگرانی هایی در مورد سمیت بالقوه مواد نیمه هادی مورد استفاده برای ایجاد نقاط کوانتومی وجود دارد. اینها معمولاً از کادمیوم یا سایر فلزات سنگین ساخته می شوند. تحقیقات در مورد QD-LED ها ادامه دارد. محققان در حال توسعه مواد ایمن تر و سازگار با محیط زیست برای این دستگاه ها هستند.

6. LED های فرابنفش (UV-LED)

ال ای دی های فرابنفش (UV-LED) نور فرابنفش (UV) ساطع می کنند. برای چشم انسان نامرئی است. UV-LED ها نور در طیف فرابنفش تولید می کنند. آنها معمولاً بین 280 تا 400 نانومتر (nm) هستند. علاوه بر این، به سه دسته تقسیم می شود: 

1. UV-A (315–400 نانومتر)
2. UV-B (280–315 نانومتر)
3. UV-C (100-280 نانومتر)

UV-LED ها در کاربردهای مختلفی مانند پخت، استریل کردن و تصفیه آب استفاده می شوند. آنها معمولاً برای پخت چسب ها و پوشش ها در تولید لوازم الکترونیکی استفاده می شوند. همچنین می توان از آنها برای پخت جوهر و پوشش در صنعت چاپ و در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده کرد. علاوه بر این، آنها در بخش پزشکی برای استریل کردن تجهیزات و سطوح ایده آل هستند.

با این حال، مهم است که به خاطر داشته باشید که نور UV، از جمله نور UV-LED، می تواند برای سلامت انسان مضر باشد. قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث آسیب چشم و سرطان پوست شود. بنابراین، هنگام کار با UV-LED باید از تجهیزات حفاظتی مناسب استفاده کنید. و رعایت دستورالعمل های ایمنی که سازنده ارائه می دهد الزامی است.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مطالعه کنید تفاوت بین UVA، UVB و UVC چیست؟

ال ای دی ها چگونه ساخته می شوند؟

فرآیند تولید LED ها بسیار پیچیده است. این شامل ترکیبی از آماده سازی ویفر، اچینگ، کپسولاسیون و موارد دیگر است. همچنین شامل فناوری های بسته بندی می شود. اما من آنها را با جزئیات توضیح خواهم داد، اما قبل از آن، اجازه دهید در مورد مواد استفاده شده در این فرآیند بدانیم-

مواد مورد استفاده در تولید LED

مواد مورد استفاده در تولید ال ای دی نقش مهمی دارند. آنها عملکرد و ویژگی های LED را تعیین می کنند. در اینجا برخی از حقایق آموزنده در مورد مواد مورد استفاده در تولید LED آورده شده است:

• نیترید گالیوم (GaN) یک ماده پرکاربرد در تولید LED است. GaN یک ماده نیمه هادی است که قادر به ساطع نور آبی و سبز است. آنها برای ایجاد LED های سفید ضروری هستند. همچنین به عنوان یک ماده زیرلایه در تولید LED استفاده می شود.

• ایندیم گالیوم نیترید (InGaN) یک ماده نیمه هادی سه تایی است. LED های آبی، سبز و سفید تولید می کند. همچنین در ساخت دیودهای لیزری استفاده می شود.

• آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP) یک ماده نیمه هادی چهارتایی است. برای ساخت ال ای دی های قرمز، نارنجی و زرد استفاده می شود. همچنین در کاربردهای LED با روشنایی بالا مانند ترافیک و روشنایی خودرو استفاده می شود.

• یاقوت کبود یک ماده بستر محبوب در تولید LED است. این یک ماده با کیفیت بالا و تک کریستالی است. بنابراین، پایه ای پایدار برای رشد کریستال های GaN فراهم می کند.

• کاربید سیلیکون (SiC) یک ماده نیمه هادی با فاصله باند گسترده است که در کاربردهای LED پرقدرت استفاده می شود. همچنین در ساخت لوازم الکترونیکی قدرت و برنامه های کاربردی در دمای بالا استفاده می شود.

• فسفرها موادی هستند که نور آبی یا UV ساطع شده از LED ها را به رنگ های دیگر تبدیل می کنند. این مواد معمولا در ساخت ال ای دی های سفید استفاده می شوند.

• مس به عنوان ماده هیت سینک در تولید LED استفاده می شود. این یک رسانای عالی گرما است و به دفع گرمای تولید شده توسط LED کمک می کند.

• طلا به عنوان ماده اتصال سیم در تولید LED استفاده می شود. رسانای عالی الکتریسیته است و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.

فرآیند تولید LED

فرآیند تولید LED معمولاً شامل مراحل زیر است:

مرحله اول: تهیه ویفر

اولین مرحله در ساخت LED، آماده سازی مواد بستر با تمیز کردن و پرداخت آن است. سپس بستر با یک ماده نازک به نام لایه بافر پوشانده می شود. این به کاهش عیوب و بهبود کیفیت LED کمک می کند.

مرحله دوم: اپیتاکسی

مرحله بعدی اپیتاکسی است. این شامل رشد یک لایه مواد نیمه هادی در بالای بستر است. این معمولاً با استفاده از رسوب بخار شیمیایی آلی فلزی (MOCVD) انجام می شود. در اینجا مخلوطی از گازهای حاوی مواد نیمه هادی گرم می شود. و سپس بر روی بستر رسوب می کند. ضخامت لایه اپیتاکسیال تعیین کننده طول موج نوری است که LED ساطع می کند.

مرحله سوم: دوپینگ

هنگامی که لایه اپیتاکسیال رشد کرد، آن را با ناخالصی ها دوپ می کنند تا نواحی نوع P و N ایجاد شود. این معمولاً با استفاده از فرآیند کاشت یون انجام می شود. در اینجا یونهای ناخالصی با استفاده از پرتوهای پر انرژی در مواد نیمه هادی کاشته می شوند.

گام چهارم: تنظیم قرارداد

پس از دوپینگ، LED با یک لایه فلز پوشانده می شود تا تماس های الکتریکی ایجاد شود. فلز معمولاً با استفاده از تکنیکی به نام کندوپاش بر روی LED قرار می گیرد. در اینجا یک پرتو پرانرژی از یون ها فلز را روی LED رسوب می دهد.

مرحله پنجم: اچ کردن

در این مرحله فوتولیتوگرافی الگوهایی را روی سطح LED ایجاد می کند. یک لایه مقاوم به نور بر روی LED قرار می گیرد. سپس با استفاده از نور ماوراء بنفش، یک الگو در فترزیست حک می شود. سپس الگو با استفاده از اچ خشک به سطح LED منتقل می شود. در اینجا از پلاسما برای حکاکی کردن مواد نیمه هادی استفاده می شود.

مرحله ششم: کپسوله سازی

مرحله ششم در ساخت LED، کپسوله سازی است. در اینجا LED در یک بسته بندی محصور شده است که از آن در برابر محیط محافظت می کند و به آن کمک می کند گرما را دفع کند. این بسته معمولاً از اپوکسی ساخته می شود، روی LED ریخته می شود و برای تشکیل یک پوسته سخت و محافظ سخت می شود. این بسته همچنین شامل کنتاکت های الکتریکی است که LED را به منبع تغذیه متصل می کند.

مرحله آخر: تست

در نهایت، LED های بسته بندی شده برای اطمینان از رسیدن به روشنایی مورد نظر آزمایش می شوند. همچنین، مشخصات رنگ و کارایی را تضمین می کند. هر گونه دستگاه معیوب دور انداخته می شود و دستگاه های باقی مانده برای مشتریان ارسال می شود.

تفاوت بین LED و منابع نور سنتی

ویژگی	ال ای دی	منابع نور سنتی
بهره وری انرژی	بسیار کارآمد؛ انرژی کمتری مصرف می کند	کارایی کمتر؛ انرژی بیشتری مصرف می کند
طول عمر	طول عمر بیشتر؛ تا 50,000 ساعت	طول عمر کوتاه تر؛ تا 10,000 ساعت
تولید گرما	تولید گرمای کم	تولید حرارت بالا
کیفیت نور	نور با کیفیت بالا، موجود در رنگ های مختلف	طیف محدود رنگ موجود است
اندازه و شکل	کوچک و جمع و جور، موجود در اشکال مختلف	گزینه های شکل حجیم و محدود
اثرات زیست محیطی	سازگار با محیط زیست، بدون مواد سمی	حاوی مواد سمی باشد
روشن/خاموش فوری	روشن/خاموش فوری	به آرامی گرم می شود و خاموش می شود
هزینه	هزینه اولیه بالاتر، اما در دراز مدت ارزان تر	هزینه اولیه کمتر، اما هزینه عملیاتی بالاتر
تعمیر و نگهداری	نیاز به نگهداری کم	نگهداری بالا مورد نیاز است
سازگاری	سازگار با کنترل های الکترونیکی	سازگاری محدود با کنترل های الکترونیکی
کاهنده	کم نور با کنترل های سازگار	قابلیت کم نور محدود

LED ها در مقایسه با منابع نور سنتی بسیار کارآمد هستند و انرژی کمتری مصرف می کنند. آنها همچنین طول عمر بیشتری دارند، تا 50,000 ساعت و گرمای کمتری تولید می کنند. چراغ های ال ای دی در رنگ های مختلف موجود هستند و نور با کیفیتی را ارائه می دهند. آنها همچنین کوچک و جمع و جور هستند و در اشکال مختلفی وجود دارند. علاوه بر این، چراغ های LED سازگار با محیط زیست هستند و حاوی مواد سمی نیستند.

از طرف دیگر منابع نوری سنتی کارایی کمتری دارند و انرژی بیشتری مصرف می کنند. آنها طول عمر کمتری دارند، تا 10,000 ساعت و گرمای قابل توجهی تولید می کنند. آنها همچنین دارای طیف محدودی از رنگ های موجود هستند. منابع نور سنتی حجیم هستند و اشکال محدودی دارند. آنها حاوی مواد سمی هستند و اثرات زیست محیطی بالایی دارند.

LED ها به سرعت روشن و خاموش می شوند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند. آنها همچنین با کنترل های الکترونیکی سازگار هستند و با کنترل های سازگار قابل تنظیم هستند. با این حال، آنها هزینه اولیه بالاتری دارند، اما در دراز مدت ارزان تر هستند. منابع نوری سنتی هزینه اولیه کمتری دارند اما هزینه عملیاتی بالاتری دارند. و نیاز به نگهداری بالایی دارد. بنابراین سازگاری بیشتری با کنترل های الکترونیکی دارد. و قابلیت کم نور محدودی دارند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مطالعه کنید مزایا و معایب روشنایی LED.

درک عملکرد LED 

درک عملکرد LED می تواند پیچیده باشد. این شامل چندین مشخصات فنی، فاکتورها و روش های آزمایش است. بیایید برخی از مشخصات ضروری LED و جنبه های موثر بر عملکرد LED را مورد بحث قرار دهیم. و همچنین تست و گواهی LED.

مشخصات LED

در اینجا جزئیات مشخصات LED آمده است:

• شار درخشان

شار نوری میزان نور مرئی ساطع شده از منبع LED را اندازه گیری می کند. واحد اندازه گیری شار نوری لومن (lm) است. مقدار لومن بالاتر نشان دهنده روشنایی LED است. با این حال، مقدار شار نوری به تنهایی اطلاعاتی در مورد کیفیت نور ساطع شده ارائه نمی دهد. عوامل دیگری برای آن وجود دارد، به عنوان مثال، رندر رنگ، بهره وری انرژی و غیره.

برای اطلاعات بیشتر می توانید در زیر بخوانید:

Candela vs Lux vs Lumens.

لومن به وات: راهنمای کامل

کلوین و لومن: درک تفاوت ها

• اثربخشی درخشان

اثر نورانی منبع LED میزان نور مرئی تولید شده را اندازه گیری می کند. مصرف برق را در واحد زمان اندازه گیری می کند. واحد اندازه گیری اثر نوری لومن بر وات (lm/W) است. عدد بازده نوری بالاتر به این معنی است که LED کارآمدتر است و برای هر واحد برقی که استفاده می‌کند نور بیشتری می‌سازد. ال ای دی ها با کارایی نوری بالاتر می توانند در مصرف انرژی صرفه جویی کنند و هزینه های عملیاتی کمتری داشته باشند.

• درجه حرارت رنگ

دمای رنگ ظاهر نور را از نظر رنگ از منبع LED اندازه گیری می کند. کلوین واحد اندازه گیری دمای رنگ (K) است. LED ها می توانند نور را در دمای رنگ های مختلف ساطع کنند. می تواند از سفید گرم (2700K-3000K) تا سفید سرد (5000K-6500K) متغیر باشد. مقدار دمای رنگ کندتر نشان دهنده نور گرمتر (زرد) است. در عین حال، یک بالاتر نشان دهنده نور سردتر (آبی) است.

برای اطلاعات بیشتر می توانید در زیر بخوانید:

چگونه دمای رنگ نوار LED را انتخاب کنیم؟

بهترین دمای رنگ برای روشنایی LED دفتر

• شاخص رندر رنگ (CRI)

شاخص رندر رنگ (CRI) اندازه گیری می کند که چگونه یک منبع LED می تواند رنگ ها را در مقایسه با نور طبیعی نشان دهد. مقدار CRI از 0 تا 100 متغیر است و مقدار بالاتر نشان دهنده رندر رنگ بهتر است. یک LED با مقدار CRI 80 یا بالاتر عموماً رندر رنگ خوبی دارد. در مقابل، یک LED با مقدار CRI زیر 80 ممکن است اعوجاج رنگ ایجاد کند.

• ولتاژ جلو

ولتاژ فوروارد ولتاژ مورد نیاز برای روشن کردن LED و ساطع نور است. واحد اندازه گیری ولتاژ فوروارد ولت (V) است. ولتاژ جلو یک LED بسته به نوع LED و فرآیند ساخت متفاوت است.

• نشتی جریان معکوس

نشت جریان معکوس جریانی است که از طریق LED در جهت معکوس می گذرد. زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ در جهت مخالف اعمال شود. نشتی جریان معکوس LED باید تا حد امکان کم باشد تا از عملکرد صحیح و عمر طولانی اطمینان حاصل شود.

عوامل موثر بر عملکرد LED

ال ای دی ها یا دیودهای ساطع کننده نور به یک انتخاب محبوب تبدیل شده اند. آنها دارای راندمان بالا، طول عمر بالا و مصرف انرژی پایین هستند. با این حال، تعدادی از عوامل وجود دارد که می تواند بر عملکرد LED ها تأثیر بگذارد، مانند:

• مدیریت حرارتی

یکی از عوامل مهم موثر بر عملکرد LED ها توانایی آنها در مدیریت گرما است. ال ای دی ها دستگاه های حساس به دما هستند. اگر به اندازه کافی خنک نشوند، ممکن است دچار تخریب شوند. این کار باعث کاهش کارایی و کاهش طول عمر می شود. بنابراین، اطمینان از مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ عملکرد LED ضروری است.

• درایو جریان

یکی دیگر از عوامل مهم که بر عملکرد LED تأثیر می گذارد، جریان درایو است. LED ها در یک سطح جریان خاص کار می کنند. تجاوز از این جریان می تواند طول عمر آنها را کاهش دهد، راندمان را کاهش دهد و باعث خرابی شود. از سوی دیگر، چراغ LED کم رانندگی می تواند منجر به خروجی نور کمتر و طول عمر کمتر شود. بنابراین، حفظ جریان صحیح درایو برای اطمینان از عملکرد LED بهینه بسیار مهم است.

• سالخورده

مانند هر وسیله الکترونیکی دیگری، LED ها نیز دچار پیری می شوند. این می تواند در طول زمان بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد. با افزایش سن LED ها، کارایی آنها کاهش می یابد و خروجی نور آنها کاهش می یابد. این فرآیند به عنوان استهلاک لومن شناخته می شود. و با قرار گرفتن در معرض گرما، رطوبت و سایر عوامل محیطی می توان آن را تسریع کرد. بنابراین، مهم است که طول عمر مورد انتظار یک LED را در نظر بگیرید. همچنین، هنگام طراحی یک سیستم روشنایی، میزان تخریب مورد انتظار آن را در نظر بگیرید.

• شیفت رنگ

یکی دیگر از عوامل موثر بر عملکرد LED تغییر رنگ است. رنگ LED در طول زمان به دلیل تغییر در مواد فسفر تغییر می کند. این می تواند منجر به تغییر رنگ نامطلوب در سیستم روشنایی شود. این باعث می شود آن را کمتر جذاب یا حتی برای هدف مورد نظر غیر قابل استفاده کند.

• نورشناسی

اپتیک های مورد استفاده در یک سیستم روشنایی LED نیز می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. اپتیک مناسب می تواند به توزیع یکنواخت نور کمک کند. بنابراین، کارایی LED را به حداکثر می رساند. در مقابل، اپتیک ضعیف می تواند باعث از بین رفتن یا پراکندگی نور شود. کارایی کلی سیستم را کاهش می دهد.

تست و صدور گواهینامه LED

گواهینامه LED تأیید می کند که یک محصول LED با کیفیت و ایمنی صنعت مطابقت دارد. همچنین استانداردهای عملکرد را تأیید می کند. صدور گواهینامه معمولاً توسط سازمان های شخص ثالث مستقل و متخصص در آزمایش و صدور گواهینامه انجام می شود.

• IESNA LM-80

IESNA LM-80 استانداردی برای اندازه گیری استهلاک لومن محصولات LED در طول زمان است. همچنین عملکرد را در شرایط عملیاتی مختلف اندازه گیری می کند. این استاندارد کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که محصولات LED کیفیت و روشنایی خود را در طول مدت استفاده طولانی حفظ می کنند. 

• ستاره انرژی

ENERGY STAR برنامه ای است که محصولات LED را که استانداردهای بهره وری انرژی و عملکرد را برآورده می کنند تأیید می کند. محصولات LED که گواهینامه ENERGY STAR را دریافت می‌کنند، معمولاً نسبت به محصولات فاقد گواهینامه، از نظر انرژی کارآمدتر هستند. بنابراین، می تواند به مصرف کنندگان کمک کند تا در قبض انرژی صرفه جویی کنند. گواهینامه ENERGY STAR همچنین نشان می دهد که یک محصول دارای استانداردهای بالایی برای عملکرد و کیفیت است.

• سایر گواهینامه ها

علاوه بر ENERGY STAR، گواهینامه های دیگری نیز برای محصولات LED وجود دارد. آنها شامل DLC (کنسرسیوم DesignLights) و UL (آزمایشگاه های Underwriters) هستند. گواهینامه DLC بر بهره وری انرژی متمرکز است. اغلب برای محصولات LED واجد شرایط بودن برای تخفیف ابزار ضروری است. گواهی UL نشان می دهد که یک محصول LED تست شده است و استانداردهای ایمنی را برآورده می کند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مطالعه کنید گواهینامه چراغ های نواری LED.

کاربردهای متداول ال ای دی ها

برخی از مشکلات رایج در مورد LED ها عبارتند از:

روشنایی و روشنایی

ال ای دی ها به طور گسترده ای در مصارف مسکونی استفاده می شوند. به عنوان مثال، روشنایی فرورفته، مسیر و زیر کابینت. آنها انرژی کارآمد و طولانی مدت هستند. آنها را به گزینه ای ایده آل برای خانواده هایی تبدیل می کند که به دنبال کاهش مصرف انرژی هستند. همچنین باعث صرفه جویی در هزینه قبض برق می شود.

LED ها همچنین معمولاً در کاربردهای روشنایی تجاری استفاده می شوند. آنها می توانند روشنایی دفتر، خرده فروشی یا انبار باشند. آنها نور روشن و ثابتی را ارائه می دهند که می تواند به بهبود بهره وری کمک کند. همچنین محیطی دلپذیر برای مشتریان ایجاد می کنند.

ال ای دی ها به طور فزاینده ای در کاربردهای روشنایی فضای باز استفاده می شوند. به عنوان مثال، چراغ های خیابان، چراغ های پارکینگ و نورپردازی منظره. آنها از نظر انرژی کارآمد، بادوام هستند و می توانند در شرایط آب و هوایی شدید مقاومت کنند. این باعث می شود که آنها یک انتخاب ایده آل برای استفاده در فضای باز باشند.

فن آوری صفحه نمایش

یکی از رایج ترین کاربردهای ال ای دی در فناوری نمایشگر، علامت دیجیتال است. این نمایشگرها برای اطلاع رسانی، تبلیغات و سرگرمی در مکان های عمومی استفاده می شوند. ساینیج دیجیتال مبتنی بر LED ترجیح داده می شود زیرا می تواند کنتراست بالایی ایجاد کند. همچنین دارای تصاویری با وضوح بالا با رنگ های روشن و زنده است که حتی در نور شدید خورشید نیز قابل مشاهده است. این آنها را برای تبلیغات در فضای باز عالی می کند.

یکی دیگر از کاربردهای محبوب LED ها در فناوری نمایشگر، در تلویزیون است. تلویزیون های LED از LED برای نور پس زمینه صفحه نمایش استفاده می کنند. کیفیت و کنتراست تصویر را بهبود می بخشد. ال ای دی ها همچنین تلویزیون ها را نسبت به تلویزیون های ال سی دی سنتی از نظر انرژی کارآمدتر می کنند. این آنها را دوستدار محیط زیست می کند.

ال ای دی ها همچنین در نمایشگرهای کامپیوتر، لپ تاپ ها و دستگاه های موبایل استفاده می شوند. نمایشگرهای مبتنی بر LED نسبت به نمایشگرهای سنتی نازک‌تر، سبک‌تر هستند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند. این آنها را برای دستگاه های قابل حمل ایده آل می کند.

در صنعت سرگرمی، ال ای دی در نمایشگرهای بزرگ مانند دیوار، کف و سقف استفاده می شود. این نمایشگرها تجربیات همه جانبه ای را برای مخاطبان فراهم می کنند. چه در کنسرت ها، رویدادهای ورزشی یا پارک های موضوعی، مخاطب را هیجان زده می کند. آنها را می توان برای نمایش رنگ ها و الگوهای مختلف سفارشی کرد. این باعث می شود آنها برای ایجاد جلوه های بصری پویا و جذاب ایده آل باشند.

صنعت خودرو

اول و مهمتر از همه، LED ها معمولا در روشنایی خودرو استفاده می شوند. آنها برای چراغ های جلو، چراغ های عقب، چراغ های ترمز، چراغ های راهنما و روشنایی داخلی استفاده می شوند. یکی دیگر از کاربردهای LED در صنعت خودرو، نمایشگرهای داشبورد است. همچنین، خوشه های ابزار. نمایشگرهای LED اطلاعات واضح، روشن و قابل تنظیم را برای رانندگان فراهم می کنند. آنها را می توان برای نشان دادن اطلاعاتی مانند سرعت، سطح سوخت، و وضعیت موتور و موارد دیگر تنظیم کرد.

ال ای دی ها همچنین در تجهیزات ایمنی در خودروها استفاده می شوند. آنها شامل چراغ های روشنایی در روز، چراغ های جلوی تطبیقی ​​و دوربین های پشتیبان هستند. چراغ های روشنایی در روز باعث افزایش دید خودروها در طول روز می شوند. در عین حال، چراغ‌های جلوی تطبیقی ​​بر اساس سرعت و زاویه فرمان خودرو تغییر می‌کنند تا بهترین نور را ارائه دهند. و دوربین های پشتیبان از LED برای ارائه تصاویر واضح و روشن در شرایط کم نور استفاده می کنند.

از ال ای دی ها در طراحی ظاهری خودروها نیز استفاده می شود. همچنین می توان از آنها برای نورپردازی برجسته روی بدنه خودرو و لوگوها و نشان های نورانی استفاده کرد. علاوه بر این، نورپردازی LED می تواند جلوه های روشنایی پویا ایجاد کند. به عنوان مثال، چراغ های راهنما متوالی و نمایشگرهای نور متحرک.

تجهیزات پزشکی

برخی از کاربردهای استاندارد LED در تجهیزات پزشکی به شرح زیر است:

• تصویربرداری پزشکی: استفاده از ال ای دی در دستگاه های تصویربرداری پزشکی در دستگاه های اشعه ایکس، سی تی اسکنر و دستگاه های ام آر آی است. ال ای دی ها به عنوان منبع نور برای روشنایی بخشی از بدن در حال تصویربرداری استفاده می شوند. نورپردازی مبتنی بر LED تصویر دقیق تر و روشن تری ارائه می دهد. این امر به ویژه برای تصاویر با کنتراست پایین بسیار مهم است.

• آندوسکوپ ها: ال ای دی در آندوسکوپ ها استفاده می شود که برای جراحی های کم تهاجمی استفاده می شود. آندوسکوپ ها مجهز به چراغ های LED مینیاتوری هستند که محل جراحی را روشن می کنند. نور روشن تولید شده توسط LED ها تصویر واضحی از محل جراحی ارائه می دهد. جراحان را قادر می سازد تا روش ها را با دقت و دقت بیشتری انجام دهند.

• چراغ های جلوی جراحی: ال ای دی در چراغ های جلوی جراحی استفاده می شود. این نور روشن و سفید را برای روشن کردن محل جراحی فراهم می کند. چراغ‌های جلوی جراحی مبتنی بر LED مزایای زیادی نسبت به چراغ‌های هالوژن سنتی دارند. این شامل طول عمر بیشتر، تولید گرمای کمتر و ارائه رنگ دقیق تر است.

• دستگاه های فتوتراپی: ال ای دی در دستگاه های فتوتراپی استفاده می شود. بیماری های پوستی مختلف مانند پسوریازیس، اگزما و آکنه را درمان می کند. نور آبی ساطع شده از LED ها در از بین بردن باکتری های مولد آکنه موثر است. در مقابل، نور قرمز به طور موثر التهاب را کاهش می دهد و باعث بهبود زخم می شود.

• تجهیزات دندانپزشکی: از ال ای دی ها در تجهیزات دندانپزشکی مانند لامپ های کیورینگ برای پرکردن دندان نیز استفاده می شود. این چراغ ها یک پرتو نور با شدت بالا تولید می کنند. این کار رزین موجود در پرکردگی های دندان را فعال می کند و باعث سفت شدن سریع آنها می شود.

ارتباطات و سیگنالینگ

یکی از رایج ترین کاربردهای ال ای دی در ارتباطات و سیگنال دهی در چراغ راهنمایی است. چراغ های راهنمایی مبتنی بر LED نسبت به همتایان رشته ای خود از نظر انرژی کارآمدتر هستند. همچنین طول عمر بیشتری دارد. در نور شدید خورشید بیشتر قابل مشاهده هستند. آنها را می توان طوری برنامه ریزی کرد که رنگ ها را با سرعت بیشتری نسبت به چراغ های راهنمایی سنتی تغییر دهند.

یکی دیگر از کاربردهای رایج ال ای دی در سیگنال دهی در وسایل نقلیه اضطراری است. مانند ماشین های پلیس، ماشین های آتش نشانی و آمبولانس ها. چراغ های LED روشن هستند و از فواصل دور قابل مشاهده هستند. این باعث می شود آنها در مواقع اضطراری که سیگنال دهی سریع و واضح بسیار مهم است مفید باشند.

چراغ های LED باند و ناوبری در حمل و نقل هوایی و سیگنالینگ دریایی نیز استفاده می شود. در این کاربردها LED ها به لامپ های رشته ای ترجیح داده می شوند. زیرا بادوام تر، کم مصرف تر و طول عمر بیشتری دارند. LED ها همچنین می توانند نور را در جهت خاصی ساطع کنند. این باعث می شود آنها در سیگنال دهی جهتی مفید باشند.

در مخابرات از ال ای دی در سیستم های ارتباطی فیبر نوری استفاده می شود. کابل های فیبر نوری داده ها را از طریق پالس های نوری منتقل می کنند. و LED ها به عنوان منبع نور برای این سیستم ها استفاده می شوند. سیستم های فیبر نوری مبتنی بر LED نسبت به سیستم های ارتباطی سنتی مبتنی بر مس کارآمدتر و پهنای باند بالاتری دارند.

تعمیر و نگهداری ال ای دی

LED ها برای اطمینان از عملکرد مطلوب نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. مانند هر وسیله برقی دیگری برای طول عمر طولانی نیاز به مراقبت دارد. در اینجا چند نکته برای نگهداری LED ها وجود دارد:

تمیز کردن ال ای دی ها

• از محلول های پاک کننده مناسب استفاده کنید: اجتناب از مواد شیمیایی خشن، مانند حلال ها، هنگام تمیز کردن LED ها ضروری است. این ممکن است به ساختار ظریف LED آسیب برساند. در عوض، از شوینده ملایم یا محلول ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که محلول تمیز کننده عاری از ذرات ساینده است.

• از ابزارهای مناسب استفاده کنید: برای تمیز کردن ال ای دی ها، از یک پارچه نرم و بدون پرز، مانند پارچه میکروفیبر یا تمیز کننده لنز استفاده کنید. از استفاده از مواد زبر یا ساینده مانند دستمال کاغذی خودداری کنید. این می تواند سطح LED را خراش دهد.

• مهربان باش: هنگام تمیز کردن ال ای دی ها، ملایم باشید و از اعمال فشار بیش از حد به سطح ال ای دی خودداری کنید. از لمس LED با انگشتان برهنه خودداری کنید. روغن ها و آلاینده های پوست می توانند به سطح LED منتقل شوند. روشنایی و طول عمر را کاهش می دهد.

جابجایی LED ها

استفاده از LED ها نیز برای اطمینان از طول عمر طولانی آنها بسیار مهم است. در اینجا چند نکته برای کار با LED ها وجود دارد:

• از لمس LED خودداری کنید: هنگام استفاده از LED ها، ضروری است از لمس سطح LED با دستان خالی خودداری کنید. روغن ها و کثیفی روی دستان شما می توانند به LED آسیب برسانند. در عوض، از دستکش یا پارچه تمیز و بدون پرز برای کنترل LED استفاده کنید.

• از قرار دادن LED در معرض رطوبت خودداری کنید: رطوبت می تواند به LED آسیب برساند. بنابراین، اجتناب از قرار دادن LED در معرض رطوبت در هنگام جابجایی ضروری است.

• از قرار دادن LED در معرض گرما خودداری کنید: ال ای دی ها به گرما حساس هستند و قرار گرفتن در معرض دمای بالا می تواند به آنها آسیب برساند. بنابراین، اجتناب از قرار دادن LED در معرض دمای بالا در حین جابجایی ضروری است.

• LED ها را به درستی ذخیره کنید: ال ای دی ها باید در جای خشک و خنک نگهداری شوند تا در معرض گرما و رطوبت قرار نگیرند.

عیب یابی ال ای دی

مانند هر فناوری دیگری، نورپردازی LED نیز مشکلات خود را دارد. من در مورد برخی از رایج ترین مشکلات روشنایی LED و نحوه رفع آنها صحبت خواهم کرد.

1. سوسو زدن

لامپ های LED ممکن است سوسو بزنند، به خصوص زمانی که برای اولین بار روشن می شوند. آزاردهنده و حواس پرتی است. عوامل متعددی می تواند باعث این مشکل شود. آنها شامل یک سوئیچ دیمر ناسازگار و یک درایور معیوب هستند. یا ممکن است منبع تغذیه یا نصب نامناسب باشد.

برای رفع این مشکل، اطمینان حاصل کنید که سوئیچ دیمر با چراغ های LED سازگار است. اجزای معیوب را تعویض کنید و از نصب صحیح وسایل روشنایی اطمینان حاصل کنید.

2. تابش خیره کننده

چراغ های LED می توانند تولید کنند تابش خیره کننده، که می تواند ناراحت کننده باشد و باعث خستگی چشم شود. عوامل متعددی می تواند باعث این مشکل شود. مانند محل قرارگیری لامپ، نوع لامپ مورد استفاده و طراحی.

برای رفع این مشکل، از لنزهای مات یا پراکنده برای کاهش تابش خیره کننده استفاده کنید. محل قرارگیری لامپ را تنظیم کنید و لامپ هایی با روشنایی کمتر انتخاب کنید.

3. دمای رنگ اشتباه

چراغ های LED می توانند نور با دمای رنگ های مختلف تولید کنند. می تواند بر محیط و فضای یک اتاق تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، برخی از چراغ های LED ممکن است نور خشن و سفید مایل به آبی تولید کنند که می تواند دعوت کننده نباشد. باز هم انتخاب رنگ گرم برای نورپردازی دفتر کار را خواب آلود می کند. 

برای رفع این مشکل، چراغ های LED را با دمای رنگی انتخاب کنید که متناسب با محیط مورد نظر اتاق باشد. برای مثال، نور گرم و زرد رنگ ممکن است مناسب اتاق خواب باشد. در مقابل، نور سردتر و سفید مایل به آبی ممکن است برای فضای کار یا مطالعه مناسب باشد.

4. حرارت

چراغ های LED می توانند گرما تولید کنند و طول عمر و عملکرد آنها را کاهش دهند. عوامل متعددی می تواند باعث این مشکل شود. به عنوان مثال، سرمایش یا تهویه ناکافی. همچنین، می تواند دمای محیط بالا و جریان بیش از حد وجود داشته باشد.

برای رفع این مشکل از خنک شدن و تهویه مناسب چراغ های LED اطمینان حاصل کنید. از نصب آنها در مناطقی که دمای محیط بالاست خودداری کنید. همچنین مطمئن شوید که جریان جریان در محدوده توصیه شده باشد.

5. سازگاری

چراغ های LED ممکن است با وسایل یا سیستم های روشنایی موجود سازگار نباشند. این امر نصب و استفاده از آنها را چالش برانگیز می کند. عوامل مختلفی می توانند این مشکل را ایجاد کنند، به عنوان مثال، تفاوت در ولتاژ، وات و طراحی.

برای حل این مشکل، مطمئن شوید که چراغ های LED با سیستم های روشنایی و وسایل موجود کار می کنند. یا در صورت لزوم، وسایل و سیستم ها را تعویض کنید.

شناخت این مشکلات و اتخاذ تدابیر مناسب برای مدیریت آنها. بنابراین، می توانید بدون هیچ گونه ناراحتی از مزایای بسیاری از نورپردازی LED بهره مند شوید.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مطالعه کنید عیب یابی مشکلات نوار LED.

تحولات آینده در فناوری LED

بیایید به پیشرفت های آینده در فناوری LED نگاهی بیندازیم.

1. بهبود در بهره وری انرژی

در اینجا برخی از پیشرفت های کلیدی در بهره وری انرژی در پیشرفت های آینده در فناوری LED آورده شده است:

• کارایی بالاتر

کارایی LED میزان کارآمدی یک منبع نور را اندازه گیری می کند که الکتریسیته را به نور الکتریکی تبدیل می کند. کارایی LED به دلیل علم مواد در سال های اخیر به طور پیوسته بهبود یافته است. همچنین، پیشرفت های طراحی دستگاه، اثربخشی را افزایش می دهد. به عنوان مثال، این شرکت در حال توسعه مواد نیمه هادی جدید، مانند نیترید گالیوم ایندیوم (InGaN) است. این منجر به کارایی بالاتر LED های آبی و سبز شده است که اجزای حیاتی در LED های سفید هستند. و در سال های آینده، نوآوری های بیشتر LED ها را بسیار کارآمدتر خواهد کرد. 

• مدیریت حرارتی بهتر

همانطور که LED ها کارآمدتر می شوند، گرمای بیشتری نیز تولید می کنند. این می تواند عملکرد و طول عمر آنها را کاهش دهد. با این حال، پیشرفت در تکنیک های مدیریت حرارتی قابلیت اطمینان را بهبود بخشید. مانند سینک های حرارتی بهتر و مواد با رسانایی حرارتی بالاتر. بهبود این تکنیک ها تولید کنندگان LED را قادر می سازد تا عملکرد خود را در آینده بهبود بخشند. همچنین قابلیت اطمینان محصولات آنها را بهبود می بخشد.

• سیستم های کنترل هوشمندتر

فناوری LED همچنین توسط سیستم های کنترل پیشرفته ای که بهترین استفاده را از انرژی و اتلاف کمتر می کنند، کمک می کند. به عنوان مثال، سیستم های روشنایی LED را می توان به سنسور مجهز کرد. این سنسورها اشغال را تشخیص می دهند. آنها همچنین سطوح روشنایی را به طور خودکار تنظیم می کنند. بنابراین نورها را در پاسخ به سطوح نور طبیعی کم می کند. و در سال‌های آینده، ما انتظار داریم چنین ویژگی‌های سنجش خودکار بیشتری در LED‌ها وجود داشته باشد.

• ادغام با سایر فناوری ها

در نهایت، LED ها به طور فزاینده ای با سایر فناوری ها، مانند حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) ادغام می شوند. این سیستم های روشنایی هوشمند را ایجاد می کند که با محیط های متغیر و نیازهای کاربر سازگار می شوند. این ادغام می‌تواند با کنترل دقیق‌تر و کارآمدتر سیستم‌های روشنایی به صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک کند.

2. پیشرفت در تکنیک های تولید

بیایید در مورد پیشرفت در تکنیک های تولید بحث کنیم. این پیشرفت‌ها باعث پیشرفت‌های آینده در فناوری LED می‌شوند.

• LED های بسته مقیاس تراشه (CSP).

LED های CSP نوع جدیدی از ال ای دی هستند که نیاز به مواد بسته بندی سنتی را از بین می برند. به عنوان مثال، قاب های سربی و اتصالات سیمی. این امر اندازه و وزن LED را کاهش می دهد و آن را برای استفاده در دستگاه های فشرده ایده آل می کند. LED های CSP نیز کارآمدتر هستند، زیرا فاصله کمتری برای عبور جریان دارند. آنها همچنین اتلاف انرژی را کاهش می دهند.

علاوه بر این، ساخت LED های CSP به تجهیزات تخصصی نیاز دارد. به عنوان مثال، دستگاه های باندینگ و دستگاه های بسته بندی در سطح ویفر. امروزه، آنها به طور گسترده در دسترس هستند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مطالعه کنید نوار LED CSP در مقابل نوار LED COB.

• میکرو ال ای دی ها

توسعه تکنیک‌های جدید سنتز کلوئیدی و ادغام QDs در تولید LED، پیشرفت‌های آینده فناوری LED را هدایت می‌کند. میکرو ال ای دی ها کوچکتر از LED های CSP هستند و اندازه آنها کمتر از 100 میکرومتر است. آنها وضوح بالاتر، رنگ های روشن تر و کنتراست بهتری نسبت به LED های سنتی ارائه می دهند. ساخت میکرو ال ای دی ها به دلیل اندازه کوچکشان چالش برانگیز است. با این حال، پیشرفت های تکنولوژیکی امکان تولید آنها را در مقادیر زیاد فراهم می کند. مانند میکروساخت، لیتوگرافی و پیوند ویفر.

• نقاط کوانتومی (QD)

نقاط کوانتومی نانوکریستال های نیمه هادی هستند که با تحریک توسط منبع نور، نور ساطع می کنند. آنها دقت رنگ و روشنایی بهتری نسبت به LED های سنتی دارند. و می توان آنها را تنظیم کرد تا رنگ های خاصی را منتشر کنند. QD ها با استفاده از تکنیکی به نام "سنتز کلوئیدی" تولید می شوند. این شامل ایجاد یک سوسپانسیون از نانو کریستال ها در یک مایع است. سپس نانوکریستال ها بر روی یک بستر برای ایجاد LED قرار می گیرند. 

• چاپ 3D

پرینت سه بعدی یک تکنیک تولیدی است که شامل ایجاد اشیاء لایه به لایه است. انعطاف پذیری بیشتری در طراحی و توانایی ایجاد اشکال پیچیده ارائه می دهد. از پرینت سه بعدی می توان برای ایجاد اشکال و محفظه های LED سفارشی استفاده کرد. نیاز به تکنیک های سنتی تولید مانند قالب گیری تزریقی را کاهش می دهد. پرینت سه بعدی نیز سازگارتر با محیط زیست است. ضایعات و نیاز به حمل و نقل را کاهش می دهد.

3. پتانسیل برای LED های کاملا ارگانیک

LED های کاملا ارگانیک (FOLED) نوعی OLED هستند که به مواد معدنی نیاز ندارند. به عنوان مثال، فلزات، که معمولا در تکنولوژی LED سنتی استفاده می شود. FOLED ها نسبت به LED های سنتی مزایای متعددی دارند. نسبت به LED های سنتی انعطاف پذیرتر، سبک تر و انرژی کمتری مصرف می کنند. علاوه بر این، FOLED ها را می توان با استفاده از مواد کم هزینه و سازگار با محیط زیست ساخت. این آنها را به گزینه ای جذاب برای توسعه فناوری های پایدار تبدیل می کند.

کاربردهای بالقوه FOLED بسیار گسترده است. آنها شامل نورپردازی، نمایشگرها و حتی فناوری پوشیدنی هستند. در صنعت روشنایی، FOLED ها این پتانسیل را دارند که جایگزین منابع نور سنتی شوند. می تواند جایگزین لامپ های فلورسنت و رشته ای شود. FOLED ها را می توان به ورقه های نازک و انعطاف پذیر تبدیل کرد. این آنها را برای سطوح منحنی یا نامنظم ایده آل می کند. به عنوان مثال، نورپردازی معماری یا خودرو.

در صنعت نمایشگر، FOLED مزایای متعددی نسبت به نمایشگرهای LED سنتی دارد. FOLED ها نازک تر، سبک تر و کم قدرت تر هستند. این باعث می شود آنها برای دستگاه های قابل حمل مانند گوشی های هوشمند و تبلت ها ایده آل باشند. علاوه بر این، نمایشگرهای FOLED دقت رنگ بهتر و زاویه دید وسیع تری را ارائه می دهند. بنابراین، آنها برای برنامه های نمایشگر سطح بالا مانند تلویزیون و مانیتور کامپیوتر ایده آل هستند.

پرسش های متداول

نتیجه

توجه به این نکته مهم است که فناوری LED هنوز در حال پیشرفت است. و جا برای بهبود عملکرد، کیفیت رنگ و قیمت مناسب وجود دارد. به همین دلیل، دانشمندان و مهندسان همیشه به دنبال راه هایی برای بهبود فناوری LED هستند. آنها در تلاش برای بهبود کارایی آن هستند.

به عنوان یک مصرف کننده یا صاحب کسب و کار، درک اصول اولیه فناوری LED می تواند راه درازی داشته باشد. این می تواند به شما در انتخاب آگاهانه هنگام خرید محصولات روشنایی کمک کند. از دمای رنگ گرفته تا لومن، وات و CRI. دانستن این مفاهیم می تواند به شما در یافتن راه حل های مناسب برای روشنایی LED کمک کند.

بنابراین، LED ها یک فناوری جذاب هستند. LED ها با قابلیت های صرفه جویی در انرژی، دوام و تطبیق پذیری خود، یک فناوری روشنایی هستند که می توانند باقی بمانند.

LEDYi با کیفیت بالا تولید می کند نوارهای LED و فلکس نئون ال ای دی. همه محصولات ما از طریق آزمایشگاه های با تکنولوژی بالا می روند تا از بهترین کیفیت اطمینان حاصل کنند. علاوه بر این، ما گزینه های قابل تنظیم را روی نوارهای LED و فلکس نئون خود ارائه می دهیم. بنابراین، برای نوار LED ممتاز و LED نئون فلکس، با LEDYi تماس بگیرید هر چه سریعتر!