أخبار

إضاءة LED هي الآن تكنولوجيا الإضاءة الأكثر شعبية. الجميع تقريبًا على دراية بالمزايا العديدة التي تقدمها تركيبات LED، خاصة أنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأطول أمدًا من تركيبات الإضاءة التقليدية. ومع ذلك، فإن معظم الناس ليس لديهم الكثير من المعرفة حول التكنولوجيا الأساسية وراء إضاءة LED. في هذا المنشور، نلقي نظرة على كيفية استخدام تقنية إضاءة LED الأساسية لفهم كيفية عمل مصابيح LED وأين تأتي جميع الفوائد التي توفرها.

الفصل الأول: ما هي مصابيح LED وكيف تعمل؟

الخطوة الأولى لفهم تقنية إضاءة LED هي فهم ماهية مصابيح LED. LED يرمز إلى الثنائيات الباعثة للضوء. هذه الثنائيات هي أشباه موصلات بطبيعتها، مما يعني أنها قادرة على توصيل التيار الكهربائي. عندما يتم تطبيق تيار كهربائي عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء، فإن النتيجة هي إطلاق الطاقة على شكل فوتونات (طاقة ضوئية).

نظرًا لأن تركيبات LED تستخدم صمامًا ثنائيًا أشباه الموصلات لإنتاج الضوء، يُشار إليها بأجهزة إضاءة الحالة الصلبة. تشمل مصابيح الحالة الصلبة الأخرى الثنائيات العضوية الباعثة للضوء والثنائيات البوليمرية الباعثة للضوء، والتي تستخدم أيضًا صمام ثنائي أشباه الموصلات.

الفصل الثاني: لون ضوء LED ودرجة حرارة اللون

تنتج معظم تركيبات LED ضوءًا أبيض اللون. يتم تصنيف الضوء الأبيض إلى فئات مختلفة اعتمادًا على دفء أو برودة كل تركيب (وبالتالي درجة حرارة اللون). تتضمن تصنيفات درجة حرارة اللون ما يلي:

أبيض دافئ – 2700 إلى 3000 كلفن
أبيض محايد – 3000 إلى 4000 كلفن
أبيض نقي - من 4000 إلى 5000 كلفن
النهار الأبيض – من 5000 إلى 6000 كلفن
أبيض بارد – 7000 إلى 7500 كلفن
في اللون الأبيض الدافئ، يكون اللون الذي تنتجه مصابيح LED ذو لون أصفر، مشابهًا للون المصابيح المتوهجة. ومع ارتفاع درجة حرارة اللون، يصبح الضوء أكثر بياضاً في المظهر، حتى يصل إلى اللون الأبيض النهاري، وهو مشابه للضوء الطبيعي (ضوء النهار من الشمس). ومع استمرار ارتفاع درجة حرارة اللون، يبدأ شعاع الضوء في التحول إلى اللون الأزرق.

ومع ذلك، هناك شيء واحد يجب عليك ملاحظته بشأن الثنائيات الباعثة للضوء، وهو أنها لا تنتج ضوءًا أبيض. تتوفر الثنائيات بثلاثة ألوان أساسية: الأحمر والأخضر والأزرق. يأتي اللون الأبيض الموجود في معظم تركيبات LED عن طريق مزج هذه الألوان الأساسية الثلاثة. في الأساس، يتضمن خلط الألوان في مصابيح LED الجمع بين أطوال موجية مختلفة للضوء لاثنين أو أكثر من الثنائيات. ولذلك فمن خلال مزج الألوان يمكن الحصول على أي لون من الألوان السبعة الموجودة في طيف الضوء المرئي (ألوان قوس قزح)، والتي تنتج اللون الأبيض عند دمجها جميعها.

الفصل الثالث: LED وكفاءة الطاقة

أحد الجوانب المهمة لتكنولوجيا الإضاءة LED هو كفاءتها في استخدام الطاقة. كما ذكرنا سابقًا، يعلم الجميع تقريبًا أن مصابيح LED موفرة للطاقة. ومع ذلك، فإن عددًا لا بأس به من الأشخاص لا يدركون كيفية تحقيق كفاءة استخدام الطاقة.

الشيء الذي يجعل مصابيح LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من تقنيات الإضاءة الأخرى هو حقيقة أن مصابيح LED تحول كل الطاقة المدخلة تقريبًا (95٪) إلى طاقة ضوئية. علاوة على ذلك، لا تنبعث مصابيح LED من الأشعة تحت الحمراء (الضوء غير المرئي)، والتي تتم إدارتها عن طريق مزج الأطوال الموجية الملونة للثنائيات في كل تركيبات لتحقيق الطول الموجي للون الأبيض فقط.

من ناحية أخرى، يحول المصباح المتوهج النموذجي جزءًا صغيرًا فقط (حوالي 5٪) من الطاقة المستهلكة إلى ضوء، بينما يتم إهدار الباقي من خلال الحرارة (حوالي 14٪) والأشعة تحت الحمراء (حوالي 85٪). لذلك، مع تقنيات الإضاءة التقليدية، هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة لإنتاج سطوع كافٍ، حيث تحتاج مصابيح LED إلى طاقة أقل بكثير لإنتاج سطوع مماثل أو أكثر.

الفصل الرابع: التدفق الضوئي لتركيبات LED

إذا كنت قد اشتريت مصابيح متوهجة أو فلورسنت في الماضي، فأنت على دراية بالقوة الكهربائية. لفترة طويلة، كانت القوة الكهربائية هي الطريقة المقبولة لقياس الضوء الناتج عن التركيب. ومع ذلك، منذ ظهور مصابيح LED، تغير هذا الأمر. يتم قياس الضوء الناتج عن مصابيح LED بالتدفق الضوئي، والذي يتم تعريفه على أنه كمية الطاقة المنبعثة من مصدر الضوء في جميع الاتجاهات. وحدة قياس التدفق الضوئي هي اللومن.

يرجع سبب تغيير مقياس السطوع من القوة الكهربائية إلى السطوع إلى حقيقة أن مصابيح LED هي أجهزة منخفضة الطاقة. لذلك، من المنطقي تحديد السطوع باستخدام مخرجات الإضاءة بدلاً من مخرجات الطاقة. علاوة على ذلك، تتمتع تركيبات LED المختلفة بكفاءة إضاءة مختلفة (القدرة على تحويل التيار الكهربائي إلى مخرج ضوء). ولذلك، فإن التركيبات التي تستهلك نفس القدر من الطاقة قد يكون لها ناتج إضاءة مختلف تمامًا.

الفصل الخامس: المصابيح والحرارة

من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول تركيبات LED أنها لا تنتج حرارة - نظرًا لأنها باردة عند اللمس. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا. كما ذكرنا سابقًا، يتم تحويل جزء صغير من الطاقة المغذية إلى الثنائيات الباعثة للضوء إلى طاقة حرارية.

السبب وراء برودة تركيبات LED عند اللمس هو أن الجزء الصغير من الطاقة المحولة إلى طاقة حرارية ليس كثيرًا. علاوة على ذلك، تأتي تركيبات LED مزودة بمشتتات حرارية، والتي تعمل على تبديد هذه الحرارة، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة الثنائيات الباعثة للضوء والدوائر الكهربائية لتركيبات LED.

الفصل السادس: عمر تركيبات LED

بالإضافة إلى كونها موفرة للطاقة، فإن تركيبات الإضاءة LED مشهورة أيضًا بكفاءتها في استخدام الطاقة. يمكن أن تدوم بعض تركيبات LED ما بين 50.000 و70.000 ساعة، وهو أطول بحوالي 5 مرات (أو حتى أكثر) مقارنة ببعض التركيبات المتوهجة والفلورسنت. إذًا، ما الذي يجعل مصابيح LED تدوم لفترة أطول من أنواع الإضاءة الأخرى؟

حسنًا، أحد الأسباب يتعلق بحقيقة أن مصابيح LED هي مصابيح الحالة الصلبة، بينما تستخدم المصابيح المتوهجة والفلورسنت خيوطًا كهربائية أو بلازما أو غازًا لإصدار الضوء. تحترق الخيوط الكهربائية بسهولة بعد فترة قصيرة بسبب التدهور الحراري، في حين أن الأغلفة الزجاجية التي تحتوي على البلازما أو الغاز معرضة جدًا للتلف بسبب التأثير أو الاهتزاز أو السقوط. وبالتالي فإن تركيبات الإضاءة هذه ليست متينة، وحتى لو بقيت لفترة كافية، فإن عمرها الافتراضي أقصر بكثير مقارنة بمصابيح LED.

شيء واحد يجب ملاحظته حول مصابيح LED وعمرها هو أنها لا تحترق مثل مصابيح الفلورسنت أو المصابيح المتوهجة (ما لم تسخن الثنائيات). بدلاً من ذلك، يتحلل التدفق الضوئي لجهاز LED تدريجياً بمرور الوقت، حتى يصل إلى 70% من ناتج الإضاءة الأصلي.

عند هذه النقطة (التي يشار إليها باسم L70)، يصبح تدهور الإضاءة ملحوظًا للعين البشرية، ويزداد معدل التحلل، مما يجعل الاستخدام المستمر لتركيبات LED غير عملي. وبالتالي تعتبر التركيبات قد وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي في هذه المرحلة.